仿真咨詢與專業定制開發丨如何在電子行業大潮中快人一步?
隨著數字化時代的發展,電子產品打開了一扇虛擬數字世界的大門。隨之而來,電子產品研發需求也越來越迫在眉睫,激烈的競爭,占領更廣闊的市場,每一家電子產品企業都時刻探索著技術革新和機遇。
安世亞太為電子產品研發企業客戶提供完整的仿真工具軟件和相關技術服務,包括多學科仿真工具軟件、項目化咨詢、專業化定制開發、培訓與服務、CAE高性能計算等,助力電子產品企業在市場大潮中勇往直前。
此項目對小型衛星天線(SAR)進行模態分析,以獲得系統指定范圍內的固有頻率和振型,作為天線姿態調整的依據,并保證使用過程中的動力安全性。并通過計算天線的靜態超載能力以及在不同頻率簡諧載荷作用下的響應并得到結構的峰值應力分布,以便確定天線系統的薄弱點。
項目主要難點是模型復雜,部件多,尺度差異大,天線需要考慮收攏狀態和展開狀態,展開狀態的天線面由數百個桿件連接而成立體弧面,且桿件之間通過單向限位扭簧連接,具有非線性。所以建模采用混合單元建模,包括殼、實體、梁、桿、質量單元,部件之間采用網格裝配技術保證高質量網格,且計算中考慮單向限位彈簧的剛度范圍,計算模態頻率分布,計算結果與試驗結果接近,為設計提供了非常有價值的依據。
收攏狀態模型與一階模態
展開狀態模型與一階模態
1G超載加速度應力
諧響應分析結果
星敏感器主要由光學系統、成像預處理器、信息處理器、電源模塊、主體框架及其它結構件等組成。由于星敏感器工作時力學環境復雜,而且光學系統精度要求很高,需要對結構設計進行合理的力學環境適應性分析,確保在力學環境下工作時結構強度滿足要求,結構變形量在滿足光學系統精度要求的范圍內,設備能夠正常工作。
針對某所的要求,對星敏感器進行了隨機振動、沖擊試驗和加速度試驗的分析,并結合指標要求對其變形和應力進行了評估。
星敏感器模型
X向沖擊變形
X向隨機振動1-s變形
葉片組件在鉚釘安裝完畢后,上端會偏向FB方向,在F所在的部位施加推力推動過程中的某個時刻,葉片上端會回彈向FA一側,此過程中產生的最大力為F,要求對對葉片尺寸參數進行優化,使得F力均值等于1.5~1.8范圍內,F波動范圍±0.1的西格瑪水平達到最大。
對驗證計算表明,初始設計的F均值是1.71N,F波動范圍±0.1的西格瑪水平為0.87,穩健性很差。
采用ANSYS軟件再現了葉片組件工作狀態的非線性動態響應,并與優化軟件optiSLang結合對其均值和穩健性進行優化,最終的優化設計改進非常明顯:F均值為1.56N,F波動范圍±0.1的西格瑪水平提升為2.5。
工作過程模擬與最大推力計算
參數優化分析
該項目是為某電子芯片企業開發的一套用于芯片熱翹曲仿真分析的專業系統,該系統采用B/S架構,完全封裝了不同類型芯片的從參數化建模、材料定義、網格劃分、載荷邊界設置、求解計算及結果后處理整個仿真分析過程,芯片設計師可以在瀏覽器上即可完成快速仿真和計算報告查看,將仿真工程師從重復的仿真工作中解放出來,仿真云平臺的搭建徹底解決了設計與分析驗證脫節的問題,使廣大設計師能夠快速對自己的設計方案進行驗證和評估,并進行持續的優化改進。該系統功能特點如下:
基于Web的應用模式,無需在客戶端安裝計算軟件,釋放客戶端的硬件資源;
向導化的應用過程,將復雜的仿真應用過程和經驗封裝在后臺,降低使用難度;
具有面向設計人員和仿真人員的不同應用終端,使得設計人員參與到仿真中來,仿真人員做仿真相關的審核和更高端的事務;
對所有仿真任務和仿真過程數據進行有效記錄和管理,避免了數據分散和無法有效管理的問題;
構建了網絡化的統一材料數據庫和基礎數據庫,提供高效的檢索、分析功能,保證了數據的有效利用;
通過訪問及數據權限控制,保證不同的設計和仿真人員只能訪問相關的數據,保障數據的安全性。
系統應用場景
仿真任務管理
電子元器件庫對種類繁多的元器件各種設計屬性數據進行統一管理,包括每個元器件的名稱、型號、廠家、分類、質量標準等基本信息,以及與其設計要求或功能指標相關的可靠性預計屬性、熱屬性、抗輻射屬性、降額標準要求等屬性。為每個元器件建立唯一的索引號,與設計工具、仿真工具進行集成,自動從庫里提取屬性數據。電子元器件庫包含元器件參數管理和系統管理兩個模塊:
元器件參數管理:主要實現各元器件的基本屬性參數及可靠性預計屬性、熱屬性、抗輻射屬性、降額標準要求等屬性數據的管理,包括數據的分類組織、展示、查詢、下載、批量導入、修改維護等;
系統管理:為電子元器件庫提供人員、角色、賬戶管理功能,分為管理人員角色和使用人員覺得,按照不同角色分配不同的功能和權限。
元器件管理界面
器件數據導出接口
在以往PCB板的熱和結構計算中,往往無法考慮PCB板中Cu的分布對計算結果的影響,從而導致計算結果與真實結果存在一定的偏差。為了能夠更準確地模擬PCB板,安世中德與ANSYS公司聯合開發了應用與ANSYS WorkBench的PCB布線導入工具,實現對ECAD軟件寫出的布線文件或者布線圖片文件的數據解析及面向熱和結構有限元計算的數據映射,并針對每個單元基于Cu的百分比含量進行材料屬性調整和圖形化展示,在計算完成后,能夠根據PCB中Cu的占比進行結果的分區顯示。
布線圖片解析界面
按Cu百分比映射顯示效果
07
電子行業服務方向
專業方向:芯片級、封裝級、板級及系統級電子類產品的抗力學環境、熱環境性能分析,通風散熱,疲勞壽命及可靠性分析。
技術專題:結構剛度/強度、振動特性、掃頻/隨機振動、沖擊、跌落、熱翹曲、熱應力、焊球疲勞壽命、多場耦合等。
電子產品典型咨詢項目與專業系統列表
編號 |
項目名稱 |
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專業分析系統 |
1. |
某航天研究所星載電子產品抗力學環境仿真分析系統 |
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2. |
某電子研究所電子設備振動環境試驗仿真系統 |
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3. |
某電子研究所電子產品仿真應用擴展模塊 |
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4. |
某電力院輸電桿塔快速建模及仿真分析系統 |
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5. |
某電子研究所電子產品多場耦合仿真系統 |
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6. |
某電子研究所行波管工作狀態振動可靠性仿真分析系統 |
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7. |
某電子企業芯片熱翹曲仿真分析云平臺 |
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8. |
某航天研究所電子元器件基礎數據庫 |
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9. |
PCB布線導入工具 |
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典型咨詢項目 |
1. |
LED燈具熱設計及優化分析 |
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2. |
LCD顯示器加工過程熱輻射分析 |
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3. |
電子連接器工藝成形及回彈分析 |
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4. |
電子連接器多物理場分析 |
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5. |
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6. |
音箱設備聲效分析 |
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7. |
網絡交換機強制散熱分析 |
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8. |
計算機機箱內部散熱分析 |
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9. |
電視光機裝配精度分析 |
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10. |
光刻機動力響應分析 |
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11. |
半導體材料激光熔融與雜質擴散分析 |
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12. |
熱繼電器葉片組件穩健性與優化分析 |
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13. |
SF6斷開器滅弧室等離子流動分析 |
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14. |
芯片封裝優化分析 |
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15. |
衛星天線模態與諧響應分析 |
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16. |
星敏感器安裝偏置穩定性分析 |
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