產品優化的案例
catia-V5的知識工程優化功能在汽車產品開發上的應用
知識工程優化是通過捕捉、優化設計意圖,使用戶可以按目標進行優化設計的一種優化方法。介紹了與知識工程優化有關的概念和采用catia-V5軟件知識工程優化功能進行產品優化設計的流程,并以油底殼體積優化設計和刮雨器的結構功能優化設計為例,提出了catia-V5知識工程優化的方法。
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【直播】用EVOLVE對接INSPIRE，加速產品迭代優化
用EVOLVE對接INSPIRE，加速產品迭代優化
背景
solidThinking Evolve 能讓工業設計師更快地推敲造型，并且它在Windows PC和Mac兩種操作系統上都可應用。Evolve能夠捕獲最初的草繪，然后幫助設計師探索更多的造型樣式以及生成高質量的即時渲染效果。它在獨一無二的結構歷史進程基礎上，融合了完全自由的曲面建模和參數化實體控制。Evolve將設計師從以工程為主導的CAD工具中解放出來，并且它的數字模型能與產品開發流程中其他軟件穩定對接。
solidThinking Inspire 擁有顛覆性的設計理念，在一個友好易用的軟件環境中提供“仿真驅動設計”的創新工具。它應用于設計流程的早期，為設計工程師量身定制，幫助他們生成和探索高效的結構基礎。Inspire 采用 Altair 先進的 OptiStruct 優化求解器，根據給定的設計空間、材料屬性以及受力需求生成理想的形狀。根據軟件生成的結果再進行結構設計，既能減少整個設計流程的時間，還能節省材料及減重。
此次EVOLVE教程直播旨在幫助設計師及結構工程師找到INSPIRE優化產品前后的建模思路，包括模型前處理及優化后重建。
適用人群
此次直播并非零基礎教程，適合有EVOLVE及INSPIRE基礎的人群。
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展開 Simsolid在優化產品設計中的上手體驗
通過以上的上手案例，可得出如下的結論：優化之后所需的推力減小了。
① 正如“工程技術人員在應用XXX軟件處理工程問題時，實際上需要經過一個“將工程問題映射為力學問題，再將力學問題映射為XXX軟件模型，然后進行求解”的“二次映射”過程。第一次映射的背后是工程經驗和力學原理，第二次映射的背后則是數值計算方法和軟件的操作應用能力。”——尚曉江，邱峰等人在其書中一語點破工程仿真的真諦。
② Simsolid所宣稱的面向設計師、設計工程師和仿真分析師的變革性仿真技術，確實是產品結構設計中的利器，上手快，計算快，快速得知產品結構優化設計趨勢，方便方案對比，非常值得大力推廣。軟件雖未漢化，但是軟件備注方面完美支持中文。
本文案例中，所計算得到的數值，由于本人能力有限，及對軟件的熟悉程度有限等原因，不一定準確，但也代表了一定的設計經驗趨勢，也是本人下一步努力的方向，立此為Flag。身邊也有從事醫療的醫生師兄利用仿真設計進行輔助手術，對于Simsolid利用STL文件進行仿真，能否對醫生有所幫助呢？值得探討和期待。有志者，一起來，希望對大家有所啟發。
Simsolid在優化產品設計中的運用.pdf
結構產品設計.rar
展開 CAD 工程師應用 solidThinking 優化產品設計
摘要： CAE 拓撲優化發展至今已相當成熟，但使用 CAE 軟件需要有足夠的理論知識，故企業必須聘請專門之CAE工程師應用CAE軟件，使得CAE拓撲優化應用無法更加普及；Altair HyperWorks為CAE行業中之最佳軟件，將其 OptiStruct優化功能加入 solidThinking Inspire 中，發展成為簡單易用之優化軟件，用戶不需要任何 CAE 背景知識，只需對自家產品設計有一定的了解，即可透過 solidThinking Inspire 進行產品之結構優化設計；再者 solidThinking Evolve 具備實時渲染彩現功能， CAD 工程師完成產品機構設計后，可立即進行產品渲染提案，具體表現產品制作完成后之外觀樣貌。本文以龍門機床整機拓撲優化為例，說明 CAD 工程師如何透過 solidThinking Inspire 進行整機結構優化配置，并以 CAE 分析驗證其優化結果；再以焊接機外觀美學設計為例，說明 CAD 工程師如何 以 solidThinking Evolve 進行產品外觀彩現提案，讓 CAD 工程師充分利用 solidThinking 于產品設計流程中。
展開 
Moldex3D模流分析之仿真分析成功克服產品開發挑戰，實現優化產品設計
本案例可說是充分展示Moldex3D仿真分析如何幫助其用戶在有限的時間內完成產品設計和優化的例子，Moldex3D得以解決復雜和具有挑戰性的設計和制造問題，協助節省大量成本并開發適合模具得以成功量產產品。
Moldex3D模流分析之SABIC用Moldex3D優化2K-ICM產品外觀
因此本案例目標為借助Moldex3D來呈現2K-ICM的模擬架構，以觀察肋條產品幾何的重要制程現象，并探討哪些幾何和制程因素會造成凹痕。經由Moldex3D完整的模擬驗證，可大幅降低選擇機臺、材料以及優化模具設計及制程所需的試誤時間和成本，使SABIC能將2K-ICM制程帶來的效益最大化。
挑戰
缺少對2K-ICM的充分了解
2K-ICM的設計和制程都相當復雜
凹痕問題
解決方案
Moldex3D多材質射出成型模塊(MCM)可無縫捕捉第一射及第二射的熱歷程，達到全面性的模擬。
效益
能考慮第一射的熱歷程，增強開發復雜的2K-ICM制程能力
將實驗試誤的次數降到最低
優化產品設計，以達到較佳的生產能力
將設計時間的復雜成型制程和制造成本最小化
有助于選出適合的機器、縮短上市時間和評估產品設計的復雜性
縮短整體產品制造周期
有模擬結果的輔助，更有信心能為客戶提供較佳的解決方案
案例研究
目前制造大型塑料件的趨勢，多以熱塑性材料解決方案取代熱固性片狀預浸材(SMC)，應用范圍包括車身面板、貨車側導流板、全景天窗等等。原因是與SMC相比，熱塑性材料有更佳的設計彈性、輕量化、可結合兩種以上的部件功能等優點。而雙射射出壓縮成型(2K-ICM)技術在產業間的運用也越趨頻繁，然而其模擬方法卻相對欠缺，尤其針對優化制程以獲得理想最終成品的技術。SABIC研發工程師Raghavendra Janiwarad利用Moldex3D進行2K-ICM仿真，以優化產品設計和外觀。
本案例目標為透過仿真技術，捕捉2K-ICM產品的外觀、翹曲和溫度分部等信息(圖一)。
圖一 本案例的2K-ICM產品
其中第一射的產品含有厚度不均的肋條設計，SABIC希望在第二射中探究其長度尺寸和熱效應之影響。
展開 產品造型設計的七個優化方法
今天梳理了系列的造型設計優化策略分享給大家，希望幫助大家在草圖創新設計階段有目的有策略的思考，高效輸出設計結果。
產品造型設計優化策略：分割、切削、堆積、彎曲、扭曲、凹凸、斷與連、折、肌理。
一/分割
1.知識點解釋
有目的性的對形態進行分割，使其達到一定功能效果的系列手段，分割包含如下三種形式：功能分割、形式分割、復合分割。
功能分割-
為滿足產品生產及實用功能而進行的分割方式；
形式分割-
為滿足產品造型、色彩等美學上的系統思考而進行的分割方式；
復合分割-
涵蓋了功能與形式兩種效果的分割方式。
2.圖解
二/切削、堆積
1.知識點解釋
切削-
通過對形態進行切削達到一定的意圖（美學意圖或功能意圖）。
堆積-
通過形態的堆積或疊加達到一定意圖（美學意圖或功能意圖）。
2.圖解
三/彎曲、扭曲
1.知識點解釋
彎曲、扭曲-通過對形態進行彎曲、扭曲達到一定的意圖（美學意圖或功能意圖）。
2.圖解
四/凹凸
1.知識點解釋
通過形態的凹凸處理，形成特定形態記憶，強化其使用習慣及方式，多用于按鍵、操控上，也可以用于美學上的視覺補償。
展開 ANSYS TWIN BUILDER助力企業優化產品運營并加速產品研發
ANSYS的系統和數字孿生體產品研發總監Sameer Kher指出：“數字孿生體有望給企業帶來巨大價值，它不僅可提升運營效率，支持更具盈利性的新型商業模式，并幫助早期采用者在競爭中獲得領先優勢。ANSYS Twin Builder幫助用戶快速構建、驗證和部署基于仿真的數字孿生體，從而提高營業收入，改善運營業績。”
關于ANSYS, Inc.
作為全球工程仿真領域的領先企業，ANSYS在眾多產品的創造過程中都扮演著至關重要的角色。無論是火箭發射、飛機翱翔長空、汽車高速馳騁、計算機和移動設備的便捷使用、橋梁虹跨江河還是可穿戴產品的貼心使用，ANSYS技術都盡顯卓越。我們幫助全球最具創新性的企業推出投其客戶所好的出色產品，通過業界性能最佳、最豐富的工程仿真軟件產品組合說明客戶解決最復雜的仿真難題，我們讓工程產品充分發揮想象的力量。歡迎與我們全球75個戰略部門的近3000名專業人士合作，共同在工程仿真和產品開發領域彰顯非凡！
在中國，ANSYS擁有北京/上海/深圳/成都四個分公司，兩百余名員工，與我們的合作伙伴共同為中國制造業提供最先進的模擬技術，通過模擬技術支撐中國2025。欲了解更多詳情，敬請訪問www.ansys.com.cn。
ANSYS在主要社交媒體上也保持積極宣傳態勢。在中國，敬請關注ANSYS官方微信公眾號：ansys-china；ANSYS新浪微博：@ANSYS中國。
ANSYS以及所有ANSYS, Inc.品牌、產品、服務和功能名稱、徽標、口號均為ANSYS, Inc.或其子公司在美國或其它國家的注冊商標或商標。所有其它品牌、產品、服務和功能名稱或商標是其各自所有者的財產。
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展開 Abaqus|基于模態阻尼的穩態動力分析以及減振產品開發與優化問題
內容概況
對減振產品與方案的評價主要包括對于特定頻帶范圍內的振動有多少減弱作用。而頻響應曲線——激勵頻率與響應（位移、加速度等）的關系曲線就是一個直觀效果展示方式，即可以評價特定頻率下減振措施的減振效果，也可以觀察到具有減振效果的頻帶有多寬（這對于實際問題的魯棒性非常重要，因為材料與激勵并不會像分析計算模型一樣那么理想）。為了獲得如圖0所示的頻響曲線，可以進行穩態分析。為了在最終的頻響曲線中考慮到材料或者減（吸）振器阻尼耗能的頻率相關特性，就可以利用模態阻尼。本文主要介紹相關概念以及在Abaqus中的實現過程，并進而引出減振產品（結構）開發與優化問題的提法。
▲圖0 頻響曲線
2. 穩態動力學分析
在簡諧激振作用下的強迫振動，包含過渡過程和穩態響應兩部分。由于結構中不可避免地會出現阻尼力，過渡過程是迅速衰減的瞬態振動；同系統的穩態響應相比較，這種瞬態振動在某些問題中是相對次要的，因而可以不與考慮。所討論的穩態動力學分析(SteadyState Dynamics)是指在簡諧激勵作用下的系統穩態響應。盡管穩態分析是針對諧振激勵，但是由于任意一個振動激勵我們都可以通過看作是頻域上若干簡諧激勵的疊加，因此穩態分析對于控制某個隨機的振動過程也非常重要。可以指導減振產品開發與優化。
在Abaqus中的三種穩態動力分析計算方法：Direct, modal，subspace。對于三種方法的適用性可以參考Abqus用戶手冊或者《Abaqus動力學有限元分析指南》。由于modal方法的計算量較小便于快速評估產品方案，因此這里主要介紹基于modal法穩態分析得到頻響曲線。
3.
展開 包裝優化技術改進全球分銷中對家電產品的保護
在確認這些仿真跌落和一系列由Mabe所做的相似的物理跌落沖擊具有良好的相關性之后，Altair 產品設計咨詢團隊在每一個可導致損壞的情況中創建了一套基準仿真來確定結構性能。仿真的結果可用HyperWorks的后處理器HyperView中的“洋蔥皮”功能來研究。HyperView允許一次關閉一個部件從而可以觀察產品內部部件性能。有了這個功能，工程師們可以確定在每次跌落沖擊測試中產品和包裝之間吸收能量的多少。基準仿真的總體性能和物理測試關聯的非常好。
HyperWorks OptiStruct中的拓撲優化和HyperStudy可以用來改善產品防護，縮減材料費用，減少包裝重量，并且改善聚苯乙烯泡結構和瓦楞紙板的性能。
由于這些結構有不同的使用條件和功能，因此需要給每個材料創建拓撲優化模型。例如，對于聚苯乙烯泡沫結構的拓撲優化，建立一個簡化的具有精確質量的產品有限元模型，產品和瓦楞箱之間的剩余空間作為設計空間。這個設計空間是指為了滿足預先設定的約束和目標優化求解器用來考慮或丟棄的所有的材料。對于泡沫，目標是吸收最大的能量，這反過來將減少傳遞到產品上的能量。然后利用這些結果CAD中重新構建幾何，然后再返回到動態仿真模型中驗證。
從拓撲優化結果得到的最優角柱設計需要進一步用尺寸和形狀優化來優化，尺寸和形狀優化是通過調整材料厚度和截面形狀來達到最優設計的一種方法。
尺寸和形狀優化之前和之后的角柱設計最終比較顯示反力峰值減小了22%。
結論
“在整個設計周期中，源自于仿真的包裝性能的改善是非常顯著的，產品最大加速度水平減少了29%，最大應變降低了28%。” MabeCAE專家Dante Sánchez Rojas說，“九個工況中的八個反映了加速度峰值水平G減小了從3%到29%不等。”
展開 
優化驅動的產品設計流程
在概念設計階段，優化技術可以把產品所需性能全部考慮進來，在給定的設計空間下找到最佳的產品設計思路；在虛擬試驗階段發現問題后，優化技術可以直接給出產品改進的方案，而不僅僅是對產品進行校核，從而真正幫助設計工程師設計出創新和可靠的產品。這種全新的產品設計過程，就是優化驅動的產品設計過程（ODDP）。
可見，優化驅動的產品設計過程給了產品設計工程師最有效的設計幫助，在概念設計這個決定80％最終產品成本的關鍵階段，在產品改進這個耗時費力的重復階段，提供了革命性的解決方案，從而大大節省了時間和費用，提高產品性能和投放市場的速度。
3．Altair OptiStruct結構優化技術
目前，世界上已經有多個商用結構優化求解器，其中Altair OptiStruct是公認的技術最成熟、最全面的結構優化求解器，已經被廣泛應用在各行各業的產品設計實踐中。
OptiStruct提供了拓撲優化、形貌優化、尺寸優化、形狀優化以及自由尺寸和自由形狀優化技術，通過在產品設計的各個階段靈活運用各種結構優化技術，OptiStruct成為創新產品設計的驅動者。
3．1 拓撲優化技術（topology optimization）
拓撲優化是一種具有創新性的概念設計技術，在產品設計的最初階段，設計人員確定設計空間、設計目標、設計約束和制造工藝約束等，OptiStruct可以自動尋找出最佳的材料布局，從而為設計人員提供非常關鍵的概念設計方案。
3．2 形貌優化技術（topography optimization）
形貌優化是一種面向薄壁結構和鈑金件的概念設計技術。設計人員可以確定設計區域、筋的最大高度和起筋的角度等參數，OptiStruct可以尋找出最佳的加強筋布局。
展開 清潔產品中的泡沫優化（下）
摘要：每一個清潔產品配方都需要有合適的泡沫性能。某些產品，如手洗餐具洗滌劑和洗發香波，需要較高而持久的泡沫。其他產品，如自動洗碗機用洗滌劑和游泳池消毒劑，則需要較低且能快速消失的泡沫。
3.2 不同表面活性劑及配方的泡沫提升
陰離子表面活性劑的初始泡沫量及穩定性都不是很理想，因為他們的吸附膜都不夠牢固。這是由于表面活性劑頭基的斥力對膜的形成有負面影響。
然而，可以通過添加兩性和非離子表面活性劑以及副表面活性劑，形成復合且更牢固的膜，從而改善泡沫情況。另外，復合表面活性劑膜可以改善陰離子表面活性劑的抗硬水性能，從而達到更好的發泡效果，如圖6和圖7所示。
含有陰離子、兩性/非離子或者含有陽離子、兩性/非離子的復合表面活性劑體系的泡沫情況可以通過不同的途徑來進行改善，如圖8所示。
圖8表明，3%的聚季銨鹽（平均相對分子質量1200的泊利氯銨，結構為(HOCH2CH2)3N+CH2CH=CHCH2[N+(CH3)2CH2CH=CHCH2]nN+(CH3)2CH2CH=CHCH2N+(CH2CH2OH)3?(n +3)Cl-）可以增加以陽離子和月桂基氧化胺為基礎的配方A以及以陰離子和月桂基氧化胺為基礎的配方B的發泡性能。
C11AEO-9的發泡性能可以通過增加用量和通過表面活性劑再平衡的配方C來改善，這樣更具可操作性，成本更優。
3.3 不同表面活性劑及配方的泡沫降低
不同表面活性劑和配方的泡沫降低可以通過不同途徑實現。
展開 清潔產品配方中的泡沫優化（上）
摘要：每一個清潔產品配方都需要有合適的泡沫性能。某些產品，如手洗餐具洗滌劑和洗發香波，需要較高而持久的泡沫。其他產品，如自動洗碗機用洗滌劑和游泳池消毒劑，則需要較低且能快速消失的泡沫。
DOI:10.16054/j.cnki.cci.2018.04.004
本文從應用的角概述了基本的泡沫優化原理，以及如何提升或降低不同表面活性劑及其配方的泡沫的案例。
泡沫是由氣泡連接在一起構成的。在許多應用中，如洗發香波和手洗餐具洗滌劑，是希望有泡沫的；然而在許多其他應用如自動洗碗機用洗滌劑和水處理中，卻希望是低泡或快速消泡。為控制產品的泡沫，理解有關泡的一些原理及其影響因素是有必要的。
1 泡沫產生和破裂的原理
表面活性劑吸附在水面降低吉布斯自由能的特性是泡沫產生的驅動力。當表面活性劑濃度達到或高于臨界膠束濃度（CMC）時，達到最大吸附值。
氣泡一旦形成，無論是在水底或者浮到水面，都會有吸附著表面活性劑分子的單層膜或雙層膜。由于氣泡膜是彎曲的，通常氣泡內外的氣壓會有一個差值。這一壓差值。這一壓差是導致氣泡破裂乃至最終泡沫消失的驅動力。
為達到以Ross-Miles泡沫測試法測定的較高初始泡沫高度，表面活性劑分子需要以足夠快的速度移動，當氣泡上浮到液體頂部且尺寸變大時，可以在新增加的區域達到新的吸附平衡（圖1）。
當氣泡從單層膜變為雙層膜且尺寸變大時，壓差也在改變，其原理如楊-拉普拉斯方程（YoungLaplace equations）式 (1) 和式 (2) 所示。
展開 中興：基于Icepak的智能家端產品散熱結構設計與優化
后續需要研究的方向
1、溫差偏大問題的研究，主要分成三個方面：
2、充分發揮熱仿真在產品設計中的作用：
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。
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