【專訪】從專業角度采訪ANSYS全球研發院士朱永誼

技術鄰公告

2018年7月17日 13:28

應ANSYS中國的邀請，技術鄰創始人虞倫有幸在ANSYS 2018技術大會上，采訪了ANSYS全球研發院士朱永誼。本次采訪問題的征集，得到了多位技術鄰的ANSYS用戶的響應，收集到了幾十個問題。基于朱博士的采訪時間有限，朱博士對本次ANSYS新版本比較相關的部分問題進行了解答。再次代表技術鄰的所有ANSYS用戶感謝朱博士的熱心解答。

以下是朱博士的采訪內容：

技術鄰虞倫：

朱博士您好，這次我是代表技術鄰的ANSYS的用戶采訪您的，采訪的問題也大多是向技術鄰的ANSYS用戶征集的，他們都很關心ANSYS的發展，帶來的問題都非常具體，希望能從朱博士這里得到最專業的解答。第一個問題來自于技術鄰的會員“張應遷”，他的問題是：

“我的主要研究的是橋梁，感覺ANSYS在這方面可以加強，希望ANSYS增強在結構施工方面的功能，包括施工過程模擬，預應力鋼束的施加，多工況的組合等，要是能結合ANSYS的APDL那就更好了。不知ANSYS有沒有這方面的計劃？”。

我延伸一下張老師的問題，他的問題其是關于ANSYS在專業領域的發展策略和計劃。因為ANSYS是個大型的通用CAE軟件，產品開發主要滿足通用性的要求，但我們注意到這個版本ANSYS推出了很專業的輪胎建模功能，這是基于什么原因去開發了這么深入行業的一個模塊？

朱永誼博士：

ANSYS是個通用軟件，所以在土木領域的應用上有些功能還沒有做到面面俱到，我們的策略提供二次開發接口，和專業的第三方公司和二次開發人員合作。比如西班牙的CIVILFEM就是一個很專業的土木CAE軟件，這個軟件有ANSYS接口。ANSYS自身在土木領域中也有功能上的加強，最近推出了一個專門用來分析鋼筋混凝土的功能，可以把鋼筋和混凝土放在一起建模。另外ANSYS和一個巖土力學的軟件Multiplas合作，這個軟件有很多巖土土力學的模型。至于施工過程的問題，這個非常專業，適合在ANSYS基礎上二次開發，我們有個美國客戶是做橋梁加固的，他們用ANSYS二次開發實現了各種施工過程的模擬。

關于輪胎建模功能，是ANSYS為加強在汽車行業競爭力特別推出的一個專業模塊，輪胎涉及到輪胎的成型工藝、防止輪胎打滑的優化設計、運行狀態分析等一系列復雜的問題。ANSYS的輪胎模塊能夠高效率地解決上述問題。ANSYS在汽車行業推出的另一個專業模塊是用于分析剎車噪聲的模塊，那個模塊的發布非常成功，很多汽車廠都開始用ANSYS來分析剎車噪聲問題。所以我們會針對于重要行業開發一些專用模塊，這是我們的行業策略，目前汽車行業有很多客戶因為使用ANSYS的汽車相關的專業模塊，進一步使用ANSYS的結構、流體、電磁耦合的更多功能。

技術鄰虞倫：

感謝朱博士的回答，第二個問題來自于技術鄰的會員“易煒”，他的問題是 “關于ANSYS的計算速度，特別是計算有很強接觸、材料、幾何非線性的時候。雖然顯式的方法可以不用計算剛度陣，但是單元的大小又確定了時間步長，有沒有辦法提高精度，這樣可以用大網格，也就是變相的提高了計算速度？”

朱永誼博士：

看來這位朋友是研究顯式的，正好和我的研究方向一致，我從事了20多年的顯式技術研究和開發。近幾年ANSYS的接觸計算能力有非常顯著的提高，魯棒性很好、小滑移的計算速度有了提高，在某些功能上已經超過其他軟件。另外要重點提到的是接觸算法和高性能計算的結合，原先用HPC計算接觸的時候HPC的計算性能會變慢，現在有了很大提高，支持3000核以上的HPC并行高速計算。另外顯式技術本身也在發展，有很多新技術可以實現計算步長的提高，今后版本ANSYS在顯式計算速度上還會有很大的提升。

技術鄰虞倫：

我在這次會議上了解到ANSYS結構上的進展，其中很受強調的一點就是ANSYS在接觸計算性能上的提高，看來技術鄰的大部分ANSYS用戶關心的問題得到了質的改善。這位“許沛”會員的問題也包括了接觸的收斂速度問題，他的問題是：“我比較關心ANSYS是否能加快接觸計算時的收斂速度，以及對橡膠材料非線性計算能力。”

朱永誼博士：

關于接觸計算的收斂速度的問題剛才已經解釋，這里主要回答一下和橡膠有關的問題。橡膠是不可壓縮材料，容易發生大變形，單元畸變，所以收斂是一個難題。ANSYS對橡膠計算的開發起步較晚，但發展很快，這次的發布提到的自適應網格技術，能做到在發生單元畸變的時候自動重新劃分網格，支持2維和3維自動分網格。自適應網格技術很好地解決了橡膠大變形的收斂問題。

技術鄰虞倫：

接下來提問的一位ANSYS用戶非常資深，鄒正剛老師使用ANSYS近20年，已經退休了，還在堅持每天在技術鄰回答ANSYS的問題，他提上來的問題非常多非常詳細，可見他對ANSYS的忠實程度。時間關系我對他的問題進行了適當的簡略，他的問題主要是關于ANSYS在動力學方面的具體問題，鄒老師非常關心ANSYS在動力學方向的發展計劃。他的問題：

“使用ANSYS多年，有一點想法，請考慮：

作為一個大型的有限元軟件，ANSYS可以說是內容廣泛、畫面俱到。確實能夠解決不少問題。不過，使用多年也感受到ANSYS確有一些不足之處，那就是雖能解決幾乎所有力學方面的問題，但很少有精通的專業，即能夠勝過大多數其它同類軟件的專業。比如說，在動力學方面，不如xxx（此處打碼），我感到主要不足有：

1、對承受位移載荷（位移、速度、加速度）的問題限制較多、分析能力不足；

2、對某些動力分析問題不能直接提供用戶需要的結果類型，特別是速度、加速度等的結果；

3、對隨機響應分析，希望能更加方便地直接提供非平方方式的所有結果，如位移、應力等，而不是功率譜密度方式的結果；

4、對頻域的問題，也希望能夠直接提供時域的結果，或者提供方便快捷的頻域-時域、時域-頻域的轉換操作。

5、在非線性分析方面， ANSYS包含了幾乎所有的非線性類型，但是在收斂性上有時候效率不高，所以很想了解ANSYS在非線性分析的收斂性優化的發展動態。”

朱永誼博士：

其實ANSYS這幾年在動力學方面的發展非常大，包括多體動力學、頻域分析、特征值分析、隨機分析都在發展，最近推出的轉子動力學，現在每個部件公轉自轉都可以分析。有些太具體的問題可以后面再進一步交流，可以邀請這位用戶對我們新版本進行全面的了解，使用我們最新的版本，有機會可以參加ANSYS新版本的發布會和研討會。

技術鄰虞倫：

剛才朱博士提到的一點，我也覺得很有必要加強ANSYS的培訓，很多中國的企業沒有支付維護費的習慣，對最新的ANSYS版本的功能缺乏關注和學習，建議ANSYS公司多舉辦培訓學習。接下來我詢問我個人比較關心的問題，關于ANSYS全球的云計算的發展情況和在中國的云計算發展計劃，請朱博士談談您的看法。

朱永誼博士：

云計算毫無疑問是個趨勢，ANSYS在云計算方面的投入也非常大，在美國基本上每個超算中心的Amazon（AWS）、微軟Azure都部署了ANSYS，在中國的超算中心也是如此。ANSYS目前支持高核1000核以上并行計算。另外我想提到的是GPU和云計算的結合，之前我們的計算都是基于CPU，但這幾年基于GPU的圖形計算發展特別快，據行業預測，在5年之內GPU的計算速度會超過CPU的計算速度1000倍。ANSYS Discovery Live就是完全基于GPU計算，所以Discovery Live能做到基于復雜三維模型，邊設計邊出仿真結果的實時仿真，所以Discovery Live是革命性的產品。并且將來Discovery Live也要和云計算結合，GPU計算+云計算，這樣將來將來就能實現建模、計算、后處理都在云上，以后的CAE將會是非常便捷、高效率的。但同時CAE云計算在市場推廣中，也遇到一些阻礙，主要是因為企業對數據安全性的擔憂，研發數據對企業來說都是保密性很高的數據，一些大企業也不敢把數據放到云上去，所以普及率還不是很高，在美國也是類似情況。但其實在技術上安全性是沒有問題，只是心理上擔憂，這個情況相信會隨著時間而改變。

技術鄰虞倫和朱永誼博士

除了回答技術鄰會員提到的問題，朱博士還和大家分享了關于對拓補優化技術、人工智能和CAE的結合等的看法。關于這兩年CAE業界都在發展的拓補優化技術，其實ANSYS在經典版本的時候就已經有優化技術，但那時候的計算能力對多目標優化的性能還存在較大局限，所以發展并不是很快。近幾年隨著3D打印技術的發展，拓補優化的應用急速升溫。所以ANSYS這幾年在增材制造領域進行了大量投資，在拓補優化技術上得到了很大的發展，現在已經能支持多部件的非線形材料、非線性接觸的優化計算，并收購了專業的增材制造模擬軟件3DSim。另一個趨勢就是Discovery Live會集成拓補優化技術，即時仿真+自動優化，這又將是一個很大的飛躍！在人工智能方面，ANSYS收購了一個光學仿真軟件公司OPTIS，從視覺角度實現CAE仿真和3D視覺AR的結合，今后ANSYS還會延伸觸覺、機器學習等計算能力，CAE和人工智能結合的前景非常廣闊。

參加本次ANSYS大會讓我比較有感觸的有兩點，一是Discovery Live，這款革命性的產品將改變制造業產品的研發方式，再次推薦大家關注。另一個是ANSYS最近收購的光學設計軟件OPTIS，在現場體驗了OPTIS的虛擬現實，不妨可以設想：以前ANSYS的后處理結果基于PC的圖形顯示，以后或許可以通過AR場景來顯示后處理結果，實現數字雙胞胎技術和AR技術的整合，想象空間無限！感覺CAE即將進入新的時代：實時高速仿真、數字雙胞胎、AR三維數值模擬。對ANSYS的發展更加看好～