仿真實驗對標驗證的案例
實驗驗證球墨鑄鐵的3種熔煉澆注方案 ，附詳細實驗數據
通過設計小樣實驗，采用埃肯公司分析設備，研究化學成分、澆注溫度對壁厚為 180mm 的實體小樣產生石墨漂浮、縮松等缺陷的影響。進而應用于生產球墨鑄鐵厚壁件，獲得良好品質的鑄件。
設備、材料準備
自用高純生鐵，純凈低錳廢鋼，高鎂球化劑，75#FeSi 孕育劑；埃肯低鎂球化劑，孕育劑；1.5 噸中頻熔煉爐，500kg 球化包，500kg 中間包。埃肯 EPIC 熱分析儀，碳硫分析儀，光譜儀。
設計實體小樣木模
尺寸 600mm×400mm×180mm，進行工藝試制。使用 180mm 壁厚，覆蓋公司日常生產的厚大件球墨鑄鐵產品，具有相當的代表性，設置冒口和澆道系統，采用底注澆注，澆注重量 500kg。
熔煉澆注方案設計
采用 1.5t 熔煉中頻爐，熔化 1.5t 鐵水，每次球化孕育 500kg，澆注 1 箱小樣試驗件。1 爐共澆注 3 箱試驗件。設計不同的熔煉澆注方案如下：
第一種方案
爐料配比：生鐵 85%，低錳廢鋼 15%；化學成分控：
采用球化孕育處理方案：
首先出鐵 500kg 到中間包，球化包內預埋 1.3-1.5%高鎂球化劑、0.3-0.4%孕育劑和 0.8%覆蓋劑，倒包進行球化處理，球化處理完成后包內表面投入隨流孕育劑完全搗開后，取樣使用 EPIC 儀器進行分析檢測。
球化包內預埋 1.2%埃肯球化劑、0.8-1.0%覆蓋劑、0.4%的玻璃碎，直接出鐵到球化包，同時投入 0.5%的埃肯孕育劑。球化完成后，表面撒入的埃肯隨流孕育劑，取樣使用 EPIC 儀器進行分析檢測。
展開 基于MAT_083材料卡片的汽車座椅泡沫特性參數擬合實驗與對標分析
下圖展示了在仿真模擬的剪切加載與實際應用結果的比較。從圖中可以看出，直到實際應用的破壞點，實際應用和仿真模型的結果相當相似。實際應用和仿真模型在破裂后出現差異的原因是，仿真模型中沒有引入失效標準。
圖6：剪切模型與實際剪切結果的比較
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材料卡片定制
國高材分析測試中心聯合行業仿真機構，為客戶提供材料力學性能樣件測試及仿真軟件材料卡片生成服務，具體內容如下：
1.按照客戶的技術要求，進行高分子材料試驗（單向拉伸，缺口拉伸，剪切，雙向拉伸，沖孔，三點彎等）。
2.對材料樣件試驗結果數據進行數據處理，驗證及仿真分析標定。
3.輸出仿真分析標定結果，并根據各種材料本構要求生成相應仿真軟件材料卡片。
4.最終交付材料樣件試驗數據結果及仿真軟件材料卡片。
定制材料卡片清單：
*MAT_024 (PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY)
*MAT_054 (Enhanced Composite Damage）
*MAT_083 (FU_CHANG_FOAM)
*MAT_169 (ARUP_ADHESIVE)
*MAT_187 (SAMP-1)等
展開 整車及系統研發驗證-實驗室試驗介紹
整車及系統研發驗證是通過實驗室試驗來評估車輛及其系統的性能和可靠性，為后續的工藝優化和產品升級提供依據。本文將介紹整車及系統研發驗證實驗室試驗的幾個重要方面，包括白車身剛度實驗、開閉件耐久實驗、零部件剛度實驗臺、MAST多軸振動實驗臺、24通道軸耦合實驗臺、四立柱實驗臺、5通道轉向實驗臺和制動實驗臺。通過本文的介紹，讀者可以了解到整車及系統研發驗證實驗室試驗的基本原理和操作方法。
一、白車身剛度實驗
白車身是汽車制造中的重要部件，其剛度對整車性能有著重要影響。白車身剛度實驗是評估白車身剛度的一種方法，通過在實驗室中施加一定的力量來測量白車身的變形情況，從而確定其剛度。在實驗中，需要使用高精度的位移傳感器和力傳感器來測量白車身的變形和所受的力。通過將這些數據輸入計算機，可以得到白車身的剛度參數，包括彎曲剛度和扭轉剛度等。
二、開閉件耐久實驗
開閉件是車輛中的重要部件，包括車門、引擎蓋、行李箱蓋等。開閉件的耐久性對整車的使用壽命和安全性有著重要的影響。開閉件耐久實驗是評估開閉件耐久性的一種方法，通過在實驗室中對開閉件進行重復開合操作，來模擬其在實際使用中的使用情況，從而評估其耐久性。在實驗中，需要使用特制的機器來對開閉件進行重復開合操作，同時需要使用高精度的位移傳感器和力傳感器來測量開閉件的變形情況和所受的力。通過將這些數據輸入計算機，可以得到開閉件的耐久性參數，包括壽命和失效率等。
三、零部件剛度實驗臺
零部件剛度是整車性能的重要指標之一，直接影響整車的操控性和舒適性。零部件剛度實驗臺是評估零部件剛度的一種方法，通過在實驗室中對零部件進行施加力的測試，來測量其變形情況，從而確定其剛度。在實驗中，需要使用特制的測試設備和高精度的傳感器來測量零部件的變形和所受的力。
展開 汽車正撞的數值模擬及實驗驗證
汽車正撞的數值模擬及實驗驗證
清華大學 裘新 黃存軍 張金換 黃世霖
2005-4-15
為了在汽車的設計階段使被設計車輛更好地滿足耐撞性的要求，以某汽車為研究對象，采用動態大變形非線性有限元模擬技術，模擬了該車正面撞擊剛體墻的過程。與已完成的該車實車正面碰撞結果進行了對比分析，驗證了所建立的有限元模型的正確性。在此基礎上，進一步建立了該車轉向系、簡化的車體和混三型假人的多剛體系統，通過應用多剛體動力學技術模擬了發生碰撞時假人的動態響應并得到了其損傷指標。最后根據模擬計算得到的結果對該車前部結構的耐撞性進行了評價，并提出了結構的改進方案。
目前在汽車被動安全研究中，模擬計算的方法主要是多剛體動力學法和動態非線性有限元法。多剛體動力學法建模方便并且計算速度快，主要用于研究在碰撞過程中人體和車輛各個部分的動態響應。動態非線性有限元法適用于計算碰撞時結構的變形。它能夠得到各個部件中的變形情況，速度和加速度值，以及應力應變的分布。60年代末出現了以剛體動力學理論為基礎的乘員碰撞模擬計算軟件如MVMA2D、CAL3D和MADYMO。而動態非線性有限元軟件起源于1976年，并在1985年首次成功地模擬了整車碰撞的大變形過程并通過了實驗的驗證。目前廣范使用的軟件是LS-DYNA3D和PAM-CRASH。
1模擬計算技術
1.1動態非線性有限元法
汽車碰撞是動態的大位移和大變形的過程，接觸和高速沖擊載荷影響著碰撞全過程，系統具有幾何非線性和材料非線性等多重非線性。對上述系統的模擬計算則需采用動態非線性有限元方法[1]。
采用的非線性有限元計算軟件是LS-DYNA3D。在計算方法上采用顯式積分法中的中心差分法。
展開 
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證.pdf
Basic Concepts of Sound.pdf
BK_Modal_analysis_simulation.pdf
Basic Concepts of Sound.pdf
European NVH Research.pdf
FMEA在汽車發動機懸置設計中的應用.pdf
NVH與汽車開發0.doc
NVH材料在汽車方面的應用.part2.rar
MADYMO高級培訓課程：安全氣囊建模與實驗驗證方法
MADYMO是專業的乘員約束系統開發工程軟件，擁有強大的氣囊模擬功能。本高級培訓課程將重點講授如下內容：
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1. 3D 乘員側氣囊折疊
2. Uniform pressure vs. Gas flow (CFD)
3. Inflator/jet 建模
4. 氣囊計算結果分析
5. 氣囊模型與試驗結果對比
等等。。。
詳情請參見附件內容。
Nov_AirbagModeling.pdf
分析鑄件最頭疼的缺陷：縮松問題，實驗驗證改進方法
三、試驗
3.1實驗一
3.1.1首先先對原工藝使用MAGMA軟件進行模擬分析，如圖4，模擬結果在圖示藍色位置出現縮松缺陷，其傾向較大，且與上述位置吻合。
3.2.2形成鑄件縮孔和縮松的總體積可用下式表示：
V（縮總）=V(液縮)+V（凝縮）-V(石脹)+V（壁移）
由于鐵液的澆注溫度直接影響到V（液縮）的大小，澆注溫度太高，將增大V（液縮）的值，會增大縮松的趨勢[1]。因此，我們在將澆注溫度適當降低，降至1400℃進行澆注，試驗結果較之前有所改善，但部分產品仍存在縮松問題。使用MAGMA模擬結果如圖5。
從試驗結果與模擬結果來看，縮松傾向較之前有所較小。
3.2實驗二：
3.2.1對整個凝固過程的溫度場變化進行模擬分析，在凝固后期，該部位位于最后凝固的部位，且無任何部位對其進行補縮。其澆口處通道關閉較早。見圖6。
3.2.2針對上述情況，將該工藝布置調整，將小端朝上進行模擬試驗，圖7
此更改后工藝，鐵水首先充滿凹面剎面，然后再通過砂芯充滿凸面剎面，因此，對比原來凸面進鐵水的正對澆口部位的小端根部熱解變小，縮松傾向也減小。
從模擬來看，在剎面根部部位其溫度場較圖5均勻。從模擬結果（圖8）看，其縮松趨勢明顯改善。
3.3試驗結果
綜合上述分析，將工藝改為小端朝上并適當的降低澆注溫度，能夠明顯的減小縮松趨勢，對解決縮松問題有一定的幫助。
展開 球化率90%以上的生產秘法，記錄實驗驗證全過程
國內普通球墨鑄鐵鑄件的球化級別要求達到4級以上，（即球化率70%，）一般鑄造廠達到的球化率為85%左右。近年來，隨著球墨鑄鐵生產的發展，尤其是在風電鑄件生產和鑄件質量要求較高的行業，要求球化級別達到2級，即球化率達到90%以上。筆者公司通過對QT400-15原采用的球化、孕育處理工藝以及球化劑、孕育劑進行分析、改進，使球墨鑄鐵的球化率達到了90%以上。
1、原生產工藝
原生產工藝：熔煉設備采用2.0T中頻爐和1.5T工頻爐；QT400-15原鐵液成分為ω（C）=3.75%~3.95%、、ω（Si）=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω（P）≤0.07%、ω（S）≤0.035%；球化處理所用球化劑為1.3%~l.5%的RE3Mg8SiFe合金；孕育處理所用孕育劑為0.7%~0.9%的75SiFe-C合金。球化處理采用兩次出鐵沖入法：先出鐵55%~60%，進行球化處理，然后加入孕育劑，再補加其余鐵液。由于球化、孕育采用傳統的方式，用25 mm厚的單鑄楔形試塊檢測得到的球化率一般在80%左右，即球化級別3級。
2、提高球化率的試驗方案
為提高球化率，對原來的球化和孕育處理工藝進行了改進，主要措施是：增大球化劑和孕育劑加入量、凈化鐵液、脫硫處理等。球化率仍然采用25 mm的單鑄楔形試塊進行檢測，具體方案如下：
（1）分析原工藝球化率偏低的原因，曾認為是球化劑用量較少，故將球化劑加入量由1.3%~1.4%增加到1.7%，但球化率并未達到要求。
（2）另一種猜測是認為球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰退引起，因而試驗加大孕育劑量，由0.7%~0.9%增加到1.1%，球化率亦未達到要求。
(3)繼續分析認為鐵液夾雜較多、球化干擾元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因，因而對鐵液進行高溫凈化
展開 IGBT用3D復合熱管散熱器的數值模擬與實驗驗證
圖2 3D復合熱管熱流循環示意圖
3 數值仿真及實驗
3.1 仿真建模
由于熱管的傳熱存在復雜的相變（汽態-液態-汽態）情況，因此若要通過數值分析方法對熱管的傳熱進行分析，將涉及到復雜的計算流體動力學分析，熱管的內部結構使得流體的邊界條件十分復雜，而且真空的內部傳熱情況無法實驗驗證。因此對其進行真實建模是無法做到的。
本文根據熱管的導熱機理，將結構復雜的熱管用具有很大熱傳導系數的簡單導熱體來近似，將基板和FHP的導熱系數分別設置為：Kx=30000w/m.k；Ky=30000w/m.k；Kz=400w/m.k，以等效簡化熱傳導仿真模型，物理模型如下圖3所示，結構框架尺寸為：490mm*290mm*400mm，其FHP厚度4.2mm。
圖3 3D復合熱管散熱器結構模型
3.2 控制方程
流體與傳熱一般要遵循三個最基本的守恒定律：質量守恒定律、動量守恒定律和能量守恒定律。
（1）質量守恒方程
（2）動量守恒方程
（3）能量守恒方程
其中，u、v、w是速度矢量V在直角坐標系x、y、z方向上的三個分量；為流體的粘性系數；p 為流體微團所在處的靜壓力；Fx、Fy、Fz是體積力在x、y、z方向上的分量；?為流體的導熱系數；cp為流體的定壓比熱容。對于不可壓縮粘性流體的層流及湍流流動都適用。
3.3 數值模擬
本文通過CFD軟件進行數值模擬，初始條件為：（1）環境50℃、3000m海拔；（2）單個IGBT模塊的熱耗P=2992W；Rjh=（3）選擇抽風方式，風機選用德國施樂百RH40M型號，PQ曲線如下圖4所示：
圖4 RH40M風機PQ曲線示意圖
3.4 模擬結果
如下圖5、圖6所示，3D復合熱管散熱器溫度場、壓力場、速度場均已收斂平衡，此可確保仿真結果。
展開 基于線性變參數系統的四輪轉向自主地面車輛路徑跟蹤控制及實驗驗證
6 實驗驗證
為了進一步驗證路徑跟蹤控制器的性能，我們用DLC機動裝置進行了一次實車實驗。在測試條件下，驅動電機的最大轉速和最大扭矩為800rpm和180N·m。轉向電機的最大轉向角為30°。考慮到SBW系統的可靠性較差以及駕駛的安全性，車輛的縱向速度被限制在3m/s內。測試道路如圖18所示。
圖16 不同縱向速度下的前輪轉向角
圖17 不同縱向速度下的后輪轉向角
圖18 測試道路
圖19 實車驗證下的路徑跟蹤結果
圖20 實車驗證下的側向位置誤差
圖21 實車驗證下的橫擺角誤差
實車實驗的路徑跟蹤結果如圖19所示。可以發現，設計的控制器在實車實驗條件下可以很好地跟蹤目標路徑。此外，圖20和圖21顯示了側向位置誤差和橫擺角誤差。側向位置誤差最大為0.08m，組合定位系統的定位精度為0.05m，所以這個誤差非常小。橫擺角誤差最大為3.5°，組合定位系統的偏航角精度為2°，所以橫擺角誤差也非常小。
從誤差分析中，我們可以得出這樣的結論：本文所設計的控制器在道路測試中顯示出良好的路徑跟蹤性能。圖22和23分別顯示了橫向加速度測試結果和四個車輪轉向角的變化情況。
7 總結
本文設計了一個用于四輪獨立轉向無人小車的路徑跟蹤控制器，主要目的在于減小車輛的側向位置誤差和橫擺角誤差。
展開 MADYMO高級培訓課程：安全氣囊建模與實驗驗證方法
MADYMO是專業的乘員約束系統開發工程軟件，擁有強大的氣囊模擬功能。本高級培訓課程將重點講授如下內容：
1. 3D 乘員側氣囊折疊
2. Uniform pressure vs. Gas flow (CFD)
3. Inflator/jet 建模
4. 氣囊計算結果分析
5. 氣囊模型與試驗結果對比
等等。。。
詳情請參見附件內容。
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【CAE案例】鋼筋混凝土結構的非線性地震分析的建模和實驗驗證
圖4 CEA測試模型
在通用結構仿真軟件中使用的計算模型由2500個用來模擬混凝土的DKT單元與1900個用來模擬鋼筋的GRILLE單元組成。使用實驗測得的數據設置楊氏模量等相關材料參數，在瞬態計算中，使用了二階NEWMARK時間積分法，增加了瑞利阻尼。分別使用ENDO_ISOT_BETON和GRILLE_CINE_LINE定義混凝土和鋼筋的非線性本構模型。
圖5 樓板DKT模型
03 結果分析
如下圖所示，針對Nada?_B模型的驗證，在兩種不同加速度時序載荷作用下，通用結構仿真計算的模型位移值與實驗值體現出非常好的一致性。尤其是最大位移量的計算上，計算值與實驗值的差異非常小。
圖6 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜下位移的計算值與實驗值
如下圖所示，針對Endo_Isot_Béton模型的驗證，對于非線性與線性計算結果，通用結構仿真計算值與實驗值都有著較好的匹配度。
圖7 樓板實驗線性（左）與非線性（右）實驗值與計算值比較
04 結論
在本次研究中，針對兩種鋼筋混凝土模型：2D各向異性的Nada?_B模型，與3D各向同性Endo_Isot_Béton模型，設計了相關實驗，并與通用結構仿真計算結果進行對比，結果證明這兩種計算模型都有著較高的精度。
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展開 2025大賽優秀作品 | 基于Ansys的XDFOI晶圓級封裝工藝的翹曲模擬與實驗驗證
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：基于Ansys的XDFOI晶圓級封裝工藝的翹曲模擬與實驗驗證
Warpage Simulation and Experimental Validation of The X-Dimension Fan-Out Integration-Bridge Wafer Level Packaging Process
作者： 程健 | JCET專家工程師
關鍵詞：advanced package, bridge die chip, wafer level packaging, warpage simulation, element birth and death method, viscoelastic material model
作者說
Simulating chip packaging mechanics with Ansys has deepened my understanding of Thermo-Mechanical coupling effects.
展開 無限逼近實驗室結果的仿真成果（瞬態仿真動畫逼近實驗拍攝）
之前的帖子https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1297244，
提出一個小問題，通過仿真計算，如何得到一個播放時長為3秒鐘，幀頻為24幀的動畫。
那么，關于三秒鐘高品質仿真成果輸出的設定（通用項屬性設定），如圖：
設定3秒仿真時間與生成的視頻播放時間3秒一致，確保虛擬模型的時間軸與現實世界時間軸一致；
設定時間步長數為72，表示完成仿真時間的過程中，需要逐步完成72個時間節點上的各個仿真結果。
設定結果保存頻率為1，表示上述72個時間步里，每間隔1要保存一次結果，故，保存結果數量為72個，
將上述72個仿真結果，按時間順序，以每秒種播放24個結果的頻率生成動畫，就可得到相對質量較高的并且與現實世界時間一致的視頻。仿佛是在實驗室內進行實驗時拍攝到的同步視頻一樣。
同理，再舉一個例子，仿真時間保持不變，時間步長改為1152，結果保存頻率改為16，那么，軟件將完成1152次結果運算，比之前運算仿真結果更準確一點，畢竟72個步長，顯得步子邁得大了一些，影響最終結果的準確性。在這1152次結果內，每間隔16個結果保存到硬盤一次，那么仿真結束時，可得到1152/16=72個結果，亦可得到一個播放時長為3秒種，幀頻為24的視頻。如果保存頻率調整到8呢，會得到1152/8=144個步長結果。動畫幀頻仍為24的話，那么最終的動畫相當于慢放0.5倍的視頻，如此，慢放0.1倍的視頻或者0.01倍的視頻，也是可以生成的了。
當然，也可以根據以上算法，生成幀頻為26幀的、30幀的或者其他幀頻的視頻，也可以生成其他播放時間長度的視頻，比如5秒種，60秒鐘等等。
如下兩圖，動畫幀頻分別是12幀和24幀。
展開 熱烈祝賀我院土建類虛擬仿真實驗教學中心獲批國家級虛擬仿真實驗教學中心？
根據《教育部辦公廳關于批準北京大學考古虛擬仿真實驗教學中心等100個國家級虛擬仿真實驗教學中心的通知》（教高廳函 [2016] 6號）文件（詳見附件），我院土建類虛擬仿真實驗教學中心獲批國家級虛擬仿真實驗教學中心，特此表示祝賀。
國家級虛擬仿真實驗教學中心是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，是學科專業與信息技術深度融合的產物，更是實驗教學的發展方向，重點是建設信息化實驗教學資源。依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能，學生在虛擬環境中開展實驗，達到所要求的認知與實踐教學效果。
建工學院將以此為契機，進一步推進土建類實驗教學改革與創新，促進創新人才成長，提高人才培養質量，更好地服務于國家科教興國戰略和人才強國戰略。
附件：教育部辦公廳關于批準北京大學考古虛擬仿真實驗教學中心等100個國家級虛擬仿真實驗教學中心的通知中國市。http://www.66655q.com/
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