“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示

本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。從本期起，我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：逆變器系統(tǒng)IGBT模塊連接可靠性仿真優(yōu)化及AI技術(shù)應(yīng)用探索

作者：陽光電源股份有限公司 中央研究院 | 武文杰/時曉蕾/關(guān)鵬

關(guān)鍵詞：熱固耦合，參數(shù)化建模，響應(yīng)面優(yōu)化，ROM降階

作者說

Ansys強大的多物理場耦合分析能力，以及和主流建模工具的無縫集成，為工程問題提供了堅實理論支撐與高效求解路徑，將傳統(tǒng)經(jīng)驗試錯模式升級為仿真正向驅(qū)動設(shè)計，助力企業(yè)大幅縮短研發(fā)周期；optiSLang的ROM降階技術(shù)，使得不具備編程基礎(chǔ)的仿真工程師也能低成本借助AI工具進行仿真提效，大幅降低了智能分析的技術(shù)門檻，真正實現(xiàn)了工程效率與專業(yè)精度的平衡。

基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細化熱-固耦合仿真模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)整機由于各層結(jié)構(gòu)CTE不同導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形

首先通過構(gòu)建PCB板+IGBT模塊+散熱器熱-固耦合模型，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)因CTE差異導(dǎo)致的“呼吸效應(yīng)”熱變形，定位溫度循環(huán)動載荷致Pin針焊層疲勞失效的原因；通過Creo參數(shù)化建模并與Ansys Workbench聯(lián)合，結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)，尋優(yōu)時間縮至24h內(nèi)，優(yōu)化方案相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高改善幅度達76%；最后利用optiSLang建立ROM降階模型，實現(xiàn)Pin針拉力毫秒級預(yù)測，準(zhǔn)確度超99.9%。

挑戰(zhàn)/需求

基于遺傳算法，利用響應(yīng)面優(yōu)化方法對Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，尋優(yōu)時間縮短至24h以內(nèi)，優(yōu)化方案相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高改善幅度達76%

PIN針作為連接IGBT模塊與PCB板的電流導(dǎo)通關(guān)鍵部件，其在溫度循環(huán)工況下的結(jié)構(gòu)可靠性直接決定光伏逆變器的性能安全與運行穩(wěn)定性。然而，Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)體系復(fù)雜，傳統(tǒng)手動設(shè)計難以實現(xiàn)全局最優(yōu)解，因此必須依托自動化優(yōu)化工具開展設(shè)計工作。

使用工具

Ansys Workbench, Response Surface Optimization, optiSLang

最終成果

基于Ansys optiSLang軟件建立Pin針高保真降階模型，輸出MOP model；實現(xiàn)Pin針拉力預(yù)測結(jié)果毫秒級輸出，預(yù)測準(zhǔn)確度99.9%以上

1. 在 Creo 環(huán)境下完成 Pin 針結(jié)構(gòu)參數(shù)化驅(qū)動建模，通過 Creo-Workbench Interface 接口，實現(xiàn) Workbench 對 Creo 尺寸參數(shù)的全面調(diào)用；
2. 基于遺傳算法，利用響應(yīng)面優(yōu)化方法對Pin針結(jié)構(gòu)參數(shù)進行迭代優(yōu)化，尋優(yōu)時間縮短至24h以內(nèi)，優(yōu)化方案相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高改善幅度達76%；
3. 基于optiSLang軟件建立Pin針高保真降階模型，輸出MOP model；實現(xiàn)Pin針拉力預(yù)測結(jié)果毫秒級輸出，預(yù)測準(zhǔn)確度99.9%以上。

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