MSC為 TEN TECH LLC 提供訪問 MSC One——完整 CAE 平臺的權限

基于采訪: William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC

概述

MSC Software 創造性開發了許多航空航天行業所依賴的技術。公司的旗艦產品 MSC Nastran 可以分析和預測應力和應變、振動和動力學、聲學以及進行熱分析。 同樣，MSC Marc 和 MSC Adams 也被視為非線性仿真和運動學領域的領導者。 

TEN TECH LLC 是一家位于洛杉磯的工程咨詢公司，從事復雜的工程有限元分析。 作為航空航天和國防工業、振動和熱分析的專家，TEN TECH LLC 依賴 MSC 的解決方案。 TEN TECH 所做的所有工作都是為了避免實際應用中出現問題。 為了驗證這些設計，需要復雜的多物理場分析和高精度的高性能求解器。 TEN TECH LLC 作為一家小型企業，集團領導對采購高端 CAE 軟件始終有心無力，因為高性能和準確性就意味著高成本。 目前，公司采用的是 MSC One。 

MSC One 是一個集成了多款MSC產品的CAE仿真平臺，允許客戶在基于口令許可的系統中組合使用 MSC Software 的仿真產品。 MSC One 按年為單位進行租賃，提供高效的解決方案和一套多學科工程軟件工具的使用權限。 

對于 TEN TECH LLC 而言，能夠輕松訪問多種 MSC One 產品組合，包括 MSC Nastran、Adams 和 Marc 等 MSC 的所有核心產品，以及用于熱和 CFD 分析的 Sinda 和 SC/Tetra，是一個利益最大化的選擇。 通過“簽入、簽出”口令系統以訪問各種工具，使 TEN TECH 的團隊能夠解決客戶的振動、非線性、熱和 CFD 問題，并且成本較低。

最近，TEN TECH LLC 的結構力學小組正在參與望遠鏡結構的開發，為支持驗證偏振背景輻射望遠鏡陣列實驗（POLARBEAR-2）的結構提供專業的有限元分析知識。

POLARBEAR-2 由西蒙斯基金會資助的一項國際合作項目，參與者來自 8 個國家和 20 個機構。 西蒙斯陣列位于智利的阿塔卡馬沙漠，由三個偏振背景輻射望遠鏡組成，將探測天空發現宇宙大爆炸后的變化。

“我們依賴 MSC Apex 和 MSC Nastran 來進行這些復雜結構的分析任務。 與傳統工作流程相比，MSC One 讓我們更輕松” - William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC.

挑戰

隨著望遠鏡進入最終設計階段，TEN TECH LLC 的工程師建立了高精度有限元分析模型以及大型計算流體動力學 (CFD) 模型，以研究望遠鏡在惡劣環境下的結構強度（智利沙漠包括極端風況和劇烈地震等惡性事件）。

TEN TECH 團隊在驗證過程中必須考慮非常惡劣的沙漠環境，以及儀器所應具備的高精度要求。 設計的最初目標是確定結構的動力學特性，包括其精密機構的自激振動和抖動，以及環境振動，如地震活動或簡單的準靜態加速度。

TEN TECH 采用 CAD-有限元建模 的方法，直接利用望遠鏡的大型系統級 3D CAD 組件（5000 多個零件），這些組件由大量加工零件、支撐桁架和薄壁結構組成。

除了進行動力學分析外，其他幾個分析還需要一個精細的應力模型。 考慮到建模任務的復雜性，我們選擇了單一的高精度建模方法。 動力學響應分析是在相同的、非常精細的“應力”模型上進行的。 毋庸置疑，模態分析和動態響應需要高性能求解器。

“我們從多種主流的 CAD 軟件工具中獲得原生 3D CAD 幾何圖形。 使用  MSC Apex，能夠輕松地導入、清理和簡化幾何圖形，即使對非常大的裝配體也是如此。MSC Apex 為我們的分析師提供了更加簡化的幾何處理、網格創建的工作流程。  MSC Apex 是處理復雜、大型裝配結構的必備品！” - William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC。

1 of the 3 POLARBEAR-2 telescopes in Chile

解決方案

團隊首先使用 MSC  Apex 輕松導入大型 Solidworks CAD 裝配體，導入后保持裝配關系。 如此可以幫助 TEN TECH 工程師系統性的進行模型處理及網格劃分。

TEN TECH 的工程師利用  MSC Apex 的刪除特征功能輕松簡化望遠鏡的大型部件，并使用面網格和四面體網格組合的方式對模型進行網格劃分。

子裝配體之間的彈簧和緊固件連接在MSC Apex中都可以定義，而焊接部件則使用粘接的方式進行定義。值得一提的是，MSC Apex的中間面提取功能非常出眾，望遠鏡中很多的薄壁結構的中間面提取都是自動執行。

在罕見的不完整模型實例中，TEN TECH 工程師能夠通過將邊緣和面拖動到位來快速校正幾何形狀。

在整個網格劃分過程中，得益于MSC Apex網格質量校核功能，在完成一個模型網格化之后，軟件自動檢索網格質量，合格則繼續進行下一個，不合格會報出問題所在原因供參考修正，如此以保證最終的裝配件完成網格劃分后都是有效的。 最終組裝了一個 1200 萬自由度頂級有限元模型，用于使用 MSC Nastran 求解器進行線性靜態和動態分析。

結果

TEN TECH 團隊能夠從原生 CAD 文件開始，對復雜裝配模型快速網格化和運行有限元仿真分析。  MSC Apex 允許客戶對組件進行分析，并“在第一時間”構建一個非常大且復雜的模型。 與傳統工作流程相比，借助  MSC Apex，工程師們將“CAD 到 有限元建模 到分析”的時間縮短了 25%-30%。 同時，他們為客戶提供了高保真、可靠的模型。

MSC Nastran 的高性能在整個項目中得到突出體現：通過其超快速迭代求解器和 GPU 加速線性靜力學處理，到組件模態自動合成 (ACMS) 和用于大型動力學問題的分布式內存并行 (DMP) 求解器，MSC Nastran 完美地執行并交付了在設計中達到適當置信水平所需的高度準確的結果。

TEN TECH 計劃通過 MSC One 進一步使用 MSC 的產品，包括 Sinda、Adams 和 MSC Nastran。且 MSC One 的價格使 TEN TECH 實現財務自由。

關于TEN TECH LLC

TEN TECH LLC 是一家在 ITAR 注冊的工程咨詢公司，總部位于加利福尼亞州洛杉磯，提供設計、測試和分析服務以及軟件銷售、培訓和支持。

TEN TECH LLC 工程服務通過使用先進的數值技術（如有限元、有限差分、格子玻爾茲曼和邊界元方法）提供結構動力學、流體和熱分析與模擬領域的專業知識。

TEN TECH LLC Software Solutions 是 MSC Apex 精英合作伙伴之一，也是 MSC One 系列產品（包括 MSC Nastran、Adams、Marc、Sinda、Patran）的北美授權經銷商。