面向设计者的协同仿真分析

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1、面向设计者的协同仿真分析1前言1.1设计验证技术的发展目前，CAD/CAE技术飞速发展，已经形成了相互渗透的状态。因此形成了一个新技术领域---设计验证技术，其中设计验证技术主要靠集成性的虚拟样机技术来实现。虚拟样机（visualprototype，VP）是产品的多领域数字化模型的集合体，包含有真实产品的所有关键特征。基于虚拟样机的产品设计过程能够以低成本开发和展示产品的各种方案，评估用户的需求，提前对产品的用户满意度作检查，提高了产品设计的自由度；同时能够快速方便的将工程师的想法展示给用户，在产品开发的早期测

2、试产品的功能；降低了出现重大设计错误的可能性；利用虚拟样机进行产品的全方面的测试和评估，可以避免重复建立物理样机，减少开发成本和时间。虚拟样机的三个组成要素为：仿真模型、CAD模型和虚拟环境模型。对于仿真模型，涉及到不同学科之间的仿真，例如强度、刚度、热分析（稳态和瞬态）、疲劳强度、模态、动力学响应、屈曲、刚体运动学/动力学、CFD等等单学科CAE及耦合分析。目前的仿真分析对于分析专家来说，不同平台的CAE产品协同工作技术已经较为成熟，但是由于涉及到不同CAE厂家、不同的开发使用历史，不同CAE软件其界面和功能

3、规划上不能统一和集成，因此其使用难度依然很大。同时面向设计人员的集成性的设计验证平台也初见端倪，目前大多数CAD厂商已经或多或少的将虚拟样机技术集成于其CAD产品中，目前能完全将上述不同仿真领域集成在一个CAD平台上的软件平台最具有代表性的就是SolidOS。图1为SolidOS的关系，在SolidOS产品具有相同的操作界面。图1SolidOS完全集成1.2协同仿真分析的现状和瓶颈传统意义上的仿真模型、CAD模型和虚拟环境模型之间是通过标准的文件交换技术进行集成，很难保证数据的统一性及执行效率。例如：对于一个复

4、杂产品如果涉及到静强度、疲劳强度、运动学和动力学性能，结构-热耦合，结构-流场压力耦合等就必须依靠不同厂家、不同操作界面的CAD/FEA/CFD/MOTION等软件进行工作。因此基本上没有设计人员能够进入到如此高深的仿真领域进行工作，同时对于专业仿真人员来说因为要重复大量的不同软件操作的学习，也没有时间进行更有价值的仿真工作，这是目前通用协同仿真分析的瓶颈。另外，对于目前的主流市场需求不仅是航空、航天、汽车等行业，而是普通的汽车配件、机械、消费品、电子产品等行业，普遍存在着企业规模不大，缺乏专业仿真人员。而市场

5、又要求缩短产品研发周期，降低产品成本，提升产品质量，引入更多的创新产品。这些都需要能够提供给设计人员使用的不同领域的设计验证工具。例如小家电产品，不仅需要良好的外观设计，更需要在更小成本的条件下，满足电子散热，跌落性能，强度等要求。这些功能虽然可以请专业分析人员进行协同仿真分析，但是在效率和成本上很难推行。1前言1.1设计验证技术的发展目前，CAD/CAE技术飞速发展，已经形成了相互渗透的状态。因此形成了一个新技术领域---设计验证技术，其中设计验证技术主要靠集成性的虚拟样机技术来实现。虚拟样机（visualp

6、rototype，VP）是产品的多领域数字化模型的集合体，包含有真实产品的所有关键特征。基于虚拟样机的产品设计过程能够以低成本开发和展示产品的各种方案，评估用户的需求，提前对产品的用户满意度作检查，提高了产品设计的自由度；同时能够快速方便的将工程师的想法展示给用户，在产品开发的早期测试产品的功能；降低了出现重大设计错误的可能性；利用虚拟样机进行产品的全方面的测试和评估，可以避免重复建立物理样机，减少开发成本和时间。虚拟样机的三个组成要素为：仿真模型、CAD模型和虚拟环境模型。对于仿真模型，涉及到不同学科之间的仿

7、真，例如强度、刚度、热分析（稳态和瞬态）、疲劳强度、模态、动力学响应、屈曲、刚体运动学/动力学、CFD等等单学科CAE及耦合分析。目前的仿真分析对于分析专家来说，不同平台的CAE产品协同工作技术已经较为成熟，但是由于涉及到不同CAE厂家、不同的开发使用历史，不同CAE软件其界面和功能规划上不能统一和集成，因此其使用难度依然很大。同时面向设计人员的集成性的设计验证平台也初见端倪，目前大多数CAD厂商已经或多或少的将虚拟样机技术集成于其CAD产品中，目前能完全将上述不同仿真领域集成在一个CAD平台上的软件平台最具有

8、代表性的就是SolidOS。图1为SolidOS的关系，在SolidOS产品具有相同的操作界面。图1SolidOS完全集成1.2协同仿真分析的现状和瓶颈传统意义上的仿真模型、CAD模型和虚拟环境模型之间是通过标准的文件交换技术进行集成，很难保证数据的统一性及执行效率。例如：对于一个复杂产品如果涉及到静强度、疲劳强度、运动学和动力学性能，结构-热耦合，结构-流场压力耦合等就必须依靠不同厂