仿真慢、設計迭代難？別讓這些阻礙你的創(chuàng)新步伐！

在 Altair 區(qū)域技術(shù)交流會上，高級工程師湯凱利介紹了 Altair 兩大明星 “加速神器”，從秒級仿真到智能拓撲優(yōu)化，幫助設計工程師輕松玩轉(zhuǎn)未來制造，做設計的“時間管理大師”。下面讓我們跟隨湯老師的現(xiàn)場分享內(nèi)容，一起探索如何實現(xiàn)吧！

在當前的仿真工作中，我們經(jīng)常會遇到一系列問題：

• 仿真門檻高：并不是人人都能熟練掌握仿真工具，但仿真需求量卻與日俱增。
• 耗時長、迭代慢：很多網(wǎng)格尺寸已經(jīng)細到微米級，導致網(wǎng)格劃分與求解時間都非常長，迭代速度慢。
• 很多企業(yè)反饋，仿真與設計往往脫節(jié)：設計出了新版本，仿真部門還在算上一版。
• 新工藝難驗證：隨著制造工藝的發(fā)展（如增材制造），傳統(tǒng)仿真手段在新型產(chǎn)品的設計與驗證上往往缺乏高效解決方案。
• 跨學科耦合難、研發(fā)周期短：不同工程師各自只掌握一部分，整體把控困難。為產(chǎn)品盡快上市，很多結(jié)構(gòu)只能做到“差不多”就投入使用，性能與成本都難以達到最優(yōu)。

面對這些挑戰(zhàn)，我們更提倡大家擁抱新技術(shù)，在設計早期就引入快速、簡單的工具，提高迭代效率與設計質(zhì)量。

一、創(chuàng)新設計新思路：在概念階段引入快速仿真

傳統(tǒng)仿真基于有限元法，需要 CAD 設計與 CAE 驗證反復迭代，耗時長。

我們建議在概念階段就引入 SimSolid 無網(wǎng)格仿真軟件 和 Inspire 創(chuàng)新設計平臺，可以在一天內(nèi)完成多輪方案迭代，再用精細的有限元做最終驗證，大幅節(jié)省時間與成本。

在概念階段改動方案，成本和時間代價最低，只需 CAD 工程師簡單修改幾何模型即可。

一張圖告訴你，為什么需要快速仿真

二、仿真提速神器：Altair SimSolid 無網(wǎng)格結(jié)構(gòu)仿真工具

SimSolid 專注于結(jié)構(gòu)分析（不支持流體、電磁等），優(yōu)勢在于幾何直接計算。

優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點：

? 1. 無需幾何簡化與網(wǎng)格劃分

直接導入 CAD 模型，無需幾何簡化和網(wǎng)格劃分，幾分鐘內(nèi)出結(jié)果。

? 2. 基于真正的無網(wǎng)格算法

自由度遠低于有限元，求解速度更快，特別適合大型裝配體（上萬零件）分析。

? 3. 前處理提速百倍

對于包含數(shù)千乃至上萬個零部件的大型裝配體，依然能在短時間內(nèi)完成計算。例如白車身扭轉(zhuǎn)剛度與模態(tài)分析，傳統(tǒng)有限元前處理 7 天，SimSolid 只需 8 分鐘完成建模。

? 4. 分析類型全面

涵蓋靜力學（線性/非線性）、動力學、模態(tài)、瞬態(tài)、譜分析、隨機振動、頻響、熱分析（穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)）、疲勞分析等，與主流有限元功能覆蓋一致，但效率提升可達百倍。

? 5. 與 CAD 一鍵集成 & 自適應求解

可與 SolidWorks、UG 等 CAD 軟件實現(xiàn)了一鍵集成，并具備自適應求解，可在幾何細節(jié)處自動加密自由度，保證應力結(jié)果準確。

? 6. 智能連接

批量處理焊點、螺栓、接觸等裝配關(guān)系。

? 7. 多輪迭代加速

在多輪迭代中，SimSolid 提供“快速對比”和腳本驅(qū)動批量計算功能，能在設計更新后自動繼承邊界條件與載荷設置，大幅減少重復建模工作。同時，支持與有限元混合建模，通過超單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

SimSolid 典型應用案例

? 快速多輪迭代

依維柯底盤支架 4 天完成 19 個方案，固有頻率大幅提升，成本不增。

? 極復雜裝配

3,000+零部件的海底采油樹，兩天內(nèi)完成從幾何導入到結(jié)果輸出。

? 幾何難簡化模型

點陣結(jié)構(gòu)直接基于幾何計算，無需網(wǎng)格處理。

? 多行業(yè)落地案例

車身、底盤、塑料件、設備支架、壓力容器、起重機、消費電子機箱、航空航天機翼/無人機等，均驗證了其高精度與高效率的表現(xiàn)出色。

SimSolid 在底盤上的應用

SimSolid 在通用設備上的應用

SimSolid 在電子電器等行業(yè)應用

SimSolid 在航空航天無人機等應用

在快速結(jié)構(gòu)分析與多輪迭代中，SimSolid 能夠顯著縮短前處理和計算時間，讓設計團隊在極短周期內(nèi)驗證更多方案。而在研發(fā)流程中，除了快速驗證，還需要在同一平臺中支持更多設計探索、優(yōu)化及多工藝仿真——這正是 Inspire 所能發(fā)揮的優(yōu)勢。

3.Inspire：創(chuàng)新設計與優(yōu)化平臺

Inspire 是集成度高、對設計師友好的創(chuàng)新優(yōu)化平臺，集成多種求解器與主流優(yōu)化方法（包含拓撲優(yōu)化、點陣優(yōu)化等），能夠在設計早期生成更優(yōu)的概念方案。

其流程包括：

1. 多體動力學分析提取載荷；
2. 基準模型性能分析；
3. 拓撲優(yōu)化生成輕量高效結(jié)構(gòu)；
4. PolyNURBS 包覆生成可制造幾何；
5. 性能復核與工藝仿真（如 3D 打印）。

Inspire 在優(yōu)化過程中可加入制造約束，避免生成無法落地的設計；一鍵高質(zhì)量幾何包覆功能讓優(yōu)化結(jié)果可直接進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。此外，其增材制造模塊集成了點陣結(jié)構(gòu)建模、參數(shù)化控制、結(jié)構(gòu)/流體性能驗證，以及金屬粉末床熔融、粘結(jié)劑燒結(jié)等工藝仿真，能在打印前預測變形與缺陷。

Inspire 還支持多物理場集成仿真（結(jié)構(gòu)、剛?cè)狁詈稀⒘黧w散熱、閥門流量控制等）與多種工藝仿真（鑄造、沖壓、注塑、擠壓、發(fā)泡等），并可通過 Python 腳本實現(xiàn)全流程自動化建模、求解與報告生成。

Inspire 典型應用場景

• 性能優(yōu)化與輕量化雙贏；
• 復雜點陣結(jié)構(gòu)設計與驗證；
• 增材制造全流程模擬；
• 多物理場集成分析。

Inspire 輕量化結(jié)構(gòu)設計

Inspire 應用場景之結(jié)構(gòu)-流體-多體的快速仿真

點陣結(jié)構(gòu)快速仿真驗證

高度集成的 Altair 仿真解決方案、設計出高性能且可制造的產(chǎn)品

4.與研發(fā)流程的結(jié)合

SimSolid 與 Inspire 主要嵌入在研發(fā)早期，與傳統(tǒng)有限元互補：

• SimSolid：讓設計工程師快速驗證靈感想法，實現(xiàn)“當天出結(jié)果”；
• Inspire：在性能提升的同時，往往無需增加用料，實現(xiàn)輕量化與性能優(yōu)化雙贏。

通過在概念階段引入，企業(yè)可以大幅縮短開發(fā)周期、降低成本，并在市場競爭中搶占先機。

客戶評價

• SimSolid：提速顯著，幫助設計工程師快速驗證想法；
• Inspire：性能提升同時不增加用料，優(yōu)化更可落地。

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