多物理場耦合集成分析

2013-06-05 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

本文是安世亞太對電子產品的一個解決方案,多學科協同設計的應用水平低,支持工具缺乏。電子產品是一個復雜的多學科系統,最終性能取決于綜合最優,必需構建電子產品數字設計、分析、優化的多物理場耦合性能分析系統,提高電子產品的總體設計水平。
作者: 安世亞太來源: 安世亞太
關鍵字: CAE 安世亞太多物理場電子工業

項目背景

電子某所是一家從事雷達、通信、電子系統與工程的大型綜合性電子研究單位。產品涉及衛星通信、移動通信、測量雷達、氣象雷達、航空電子、汽車電子、信息系統集成、天線與微波產品、功率電子產品、信號處理產品、射頻仿真產品等各大類,是國家電子工業高新技術重大科技攻關項目的中堅力量。

十幾年來,工業領域技術的變革性進步及信息化技術的飛速發展,推動了電子產品設計技術的不斷發展。電子產品設計手段的提升以提高設計效率、縮短生產周期為目標,在實現三維設計的同時,實現與生產的數據共享。經過多年的發展,14所已在產品的研制實踐中初步發展了多種CAD軟件,以及結構、流體、電磁等各類CAE軟件,為數字設計/仿真過程的綜合集成應用奠定了較好的技術基礎。

但是在這些設計仿真軟件的使用過程中,依然存在著很多的問題,最突出的矛盾包括:

在產品設計數字化的發展中,需進行多物理場耦合性能的分析,但由于各專業之間信息交互困難,系統及應用集成性差,現有資源沒有得到有效利用,產品的設計與仿真過程大都采用商業化軟件和部分自有軟件。這些不同來源的軟件相互間的兼容性欠佳,導致各設計/仿真軟件分散林立不成體系,軟件的使用效率低下,軟件效能不能充分發揮;

多學科協同設計的應用水平低,支持工具缺乏。電子產品是一個復雜的多學科系統,最終性能取決于綜合最優,必需構建電子產品數字設計、分析、優化的多物理場耦合性能分析系統,提高電子產品的總體設計水平;

缺乏基于信息流驅動的多物理場耦合分析工具和管理的手段,缺乏對與多學科相關的分析流程梳理、定制、模版等分析流程的管理。

項目挑戰

實現電子產品設計仿真協同

解決電子產品多學科耦合分析和優化問題

建立電子產品仿真分析的標準、規范和流程

提供電子產品仿真流程梳理、定制和管理工具

提供對電子產品仿真數據的有效管理

解決方案

“多物理場耦合集成分析”項目需要解決電子產品的多學科仿真涉及到流體、結構、電磁場、動力學等耦合計算和優化問題。“多物理場耦合集成分析”項目以PERA.Simulation的技術集成模塊CaxMan為核心,實現電子產品設計協同仿真、仿真流程定制、仿真數據管理、工具軟件集成以及多學科仿真和優化設計功能。

可視化仿真流程定制工具

PERA.Simulation平臺提供了仿真流程模板定制功能,仿真向導模板由xml配置文件和js腳本函數文件構,需要手工編寫模板配置文件和腳本程序,操作比較復雜,工作量大,難以批量開發。因此很有必要為用戶提供一個可視化的工具,可以使得用戶能夠直接通過可視化的圖形界面,根據相關領域的仿真分析需求,輕松地生成用于特定分析的仿真向導。

集成電子產品各種仿真分析第三方軟件

通過CaxMan SDK可以實現與第三方CAE軟件的集成,比如:Virtual.Lab、AMESim、EASY5、Flotherm、Icepak等。其思路是,通過參數傳遞,設定耦合方式、時間步長等,生成相應CAE軟件的腳本控制文件,驅動CAE軟件的運行。CAE分析的結果可以返回PERA以圖表、動畫的形式顯示。

EDM和PDS接口文件管理系統

CaxMan的仿真數據管理EDM(Engineering Data Management)采用BOE(Bill Of Engineering)的方式管理仿真數據。通過開發PERA與PDS管理系統的數據交換接口,實現PERA與PDS管理系統的集成,通過文件的上傳與下載、檢入檢出等操作,實現從PDM系統中獲取仿真分析必須的產品幾何模型數據,以及將仿真分析中間結果報告和最終經過評估的仿真分析報告檢入到PDS系統中,完成CAE與PDS數據的雙向傳遞。

定制各種電子產品仿真流程模板

電子產品的多學科仿真,多涉及到流體、結構、電磁三場耦合計算問題,整個分析過程用到的軟件較多,需要進行多學科的仿真分析。多學科耦合分析與優化流成向導能保證模型/部件分析時的標準化,其主要內容包括:分析流程標準化、工況設置標準化、分析方法標準化;通過分析規范的集成,可提高標準的執行力,降低標準的掌握難度,而且可以保證分析的質量。應用前述的解決方案,可以實現電子產品設計的四大主要多學科分析和優化流程。

項目成果

基于CaxMan的“多物理場耦合工具”項目,實現了在統一的平臺下進行電子產品多物理場耦合分析和多學科優化,提供了可視化仿真向導定制工具、實現了設計仿真協同、仿真數據管理、建立了各種電子產品仿真流程模板。該項目的主要成果包括:

可視化仿真向導定制工具–實現了CaxMan仿真向導的可視化定制,通過可視化拖拉組件的方式和屬性設置,即可定義整個仿真向導模板的定義,定義完成后自動生成仿真向導模板,整個過程不需要用戶編寫程序代碼,從而大大提高用戶創建仿真向導的效率。

多物理場耦合集成分析ansys結構分析圖片1

電子產品多學科耦合分析與優化- 仿真分析與優化在統一界面下進行,無需進行各種仿真分析環境之間進行頻繁切換。“多物理場耦合工具”項目根據集成的電子產品仿真分析模板(分析優化流程)實現了電子產品流體、結構、電磁分析以及多學科耦合分析等自動操作過程,并最終形成評估報告。

多物理場耦合集成分析ansys結構分析圖片2

電子產品仿真分析與優化模板–電子產品仿真分析模板是根據電子產品仿真分析過程、經驗知識、行業標準規范等知識定制的用于一體化仿真分析與優化的標準過程。封裝了各種仿真分析規范以及標準材料庫,并進行了電子產品各種第三方仿真分析軟件的集成,實現了電子產品多物理場耦合分析與優化整個過程。

多物理場耦合集成分析ansys結構分析圖片3

用戶評價

“多物理場耦合集成分析”項目在PERA.Simulation平臺中實現了電子產品多物理場耦合分析與優化,定制了電子產品各種多學科耦合分析與優化流程標準模板,并融合了行業的設計標準、企業的分析經驗和規范等知識。建立了電子產品各種仿真分析標準,實現了企業智力資產的重用,使CAE分析技術真正滲透到產品設計開發的各個階段,提高產品的設計技術水平和產品品質。

用戶價值

1.充分利用CaxMan與CAD軟件之間的雙向參數驅動接口能力,實現了產品設計仿真協同,可方便進行設計、仿真、優化一體化而無需開發額外的數據接口;

2.充分利用PERA.Simulation的仿真向導模板定制功能,實現各種產品多學科仿真分析優化標準化流程的定制與管理;

3.CaxMan提供的強大的SDK進行二次開發的能力,使得定制多學科耦合分析流程更加方便快捷;

4.PERA.Simulation深度集成的文件管理引擎,實現了仿真數據的集中管理;

5.ERA.Simulation深度集成的流程管理引擎,實現了仿真任務的自動化管理和多人協同仿真分析。

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