多物理場分析
關(guān)注創(chuàng)建者：ALTAIR 創(chuàng)建時(shí)間：2020-06-01
多物理場分析的視頻教程
多物理場分析的實(shí)例教程
有限元的未來是多物理場耦合
David Kan, Ph.D. COMSOL Inc.
Burlington, Mass.
Robert Repas 編輯
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在工程領(lǐng)域中，有限元分析（FEA）越來越多地用于仿真模擬，來求解真實(shí)的工程問題。這些年來，越來越多的工程師、應(yīng)用數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家已經(jīng)證明這種采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解許多物理現(xiàn)象，這些偏微分方程可以用來描述流動(dòng)、電磁場以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等等。有限元方法用來將這些眾所周知的數(shù)學(xué)方程轉(zhuǎn)化為近似的數(shù)字式圖象。
早期的有限元主要關(guān)注于某個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，比如應(yīng)力或疲勞，但是，一般來說，物理現(xiàn)象都不是單獨(dú)存在的。例如，只要運(yùn)動(dòng)就會產(chǎn)生熱，而熱反過來又影響一些材料屬性，如電導(dǎo)率、化學(xué)反應(yīng)速率、流體的粘性等等。這種物理系統(tǒng)的耦合就是我們所說的多物理場，分析起來比我們單獨(dú)去分析一個(gè)物理場要復(fù)雜得多。很明顯，我們現(xiàn)在需要一個(gè)多物理場分析工具。
在上個(gè)世紀(jì)90年代以前，由于計(jì)算機(jī)資源的缺乏，多物理場模擬僅僅停留在理論階段，有限元建模也局限于對單個(gè)物理場的模擬，最常見的也就是對力學(xué)、傳熱、流體以及電磁場的模擬?？雌饋碛邢拊抡娴拿\(yùn)好像也就是對單個(gè)物理場的模擬。
現(xiàn)在這種情況已經(jīng)開始改變。經(jīng)過數(shù)十年的努力，計(jì)算科學(xué)的發(fā)展為我們提供了更靈巧簡潔而又快速的算法，更強(qiáng)勁的硬件配置，使得對多物理場的有限元模擬成為可能。新興的有限元方法為多物理場分析提供了一個(gè)新的機(jī)遇，滿足了工程師對真實(shí)物理系統(tǒng)的求解需要。有限元的未來在于多物理場求解。
千言萬語道不盡，下面只能通過幾個(gè)例子來展示多物理場的有限元分析在未來的一些潛在應(yīng)用。
壓電擴(kuò)音器（Piezoacoustic transducer）可以將電流轉(zhuǎn)換為聲學(xué)壓力場，或者反過來，將聲場轉(zhuǎn)換為電流場。
展開 ANSYS12.0多物理耦合場有限元分析從入門到精通》共10章。第1章全面介紹了ANSYS禍合場的基本概念、分析類型及單位制, 使讀者對ANSYS禍合場有初步的了解；第2章介紹了直接禍合場分析：第3章介紹了多場((TM)求解器-MFS單代碼禍合分析；第4章介紹了使用代碼禍合的多場求解器, 包括MFX工作原理、MFX求解過程以及啟動(dòng)和停止MFX分析：第5章介紹了載荷傳遞禍合場物理分析, 第6章介紹了藕合物理電路分析, 主要包括電磁-電路分析、電子機(jī)械-電路分析以及壓電-電路分析：第7章介紹了直接禍合場實(shí)例分析；第8章介紹了多場求解-MFS單碼的禍合實(shí)例分析；第9章介紹了載荷傳遞禍合場物理實(shí)例分析：第10章介紹了禍合物理電路模擬實(shí)例分析。
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展開 真實(shí)世界的力學(xué)行為通常是多個(gè)場同時(shí)作用的結(jié)果，通過多物理場分析軟件，工程師可以模擬多物理因素共同作用下產(chǎn)品的行為。ALGOR提供了可以模擬結(jié)構(gòu)、熱、流體、靜電等各種自然現(xiàn)象的分析工具，并可以自動(dòng)地在不同的物理環(huán)境分析之間傳遞結(jié)果。ALGOR提供的完善而方便的有限元建模、結(jié)果評價(jià)與顯示的用戶界面FEMPRO為多物理場分析提供了完整的解決方案。
但異構(gòu)芯片集成與復(fù)雜互連架構(gòu)，催生了電源完整性（PI）、信號完整性（SI）、熱學(xué)、力學(xué)應(yīng)力等多物理場的強(qiáng)耦合效應(yīng)，傳統(tǒng)單物理域仿真方法已難以滿足多芯片系統(tǒng)驗(yàn)證的精度與效率要求。隨著新思科技完成對Ansys的整合，其提供的多物理場芯片-封裝-系統(tǒng)（CPS）仿真技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)Multi-Die設(shè)計(jì)的跨域協(xié)同分析，完成電，熱，結(jié)構(gòu)的聯(lián)合仿真。
新思科技芯課程將在年后迎來第五講，也是首期系列課程的收官之作：「Multi-Die設(shè)計(jì)中的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場分析」，探討如何基于高精度芯片模型，幫助用戶優(yōu)化多芯片設(shè)計(jì)的SIPI/熱/機(jī)械可靠性性能。歡迎大家報(bào)名參會，也可前往觀看往期課程點(diǎn)播內(nèi)容：
Multi-Die設(shè)計(jì)：引爆系統(tǒng)創(chuàng)新的下一場革命
UCle加速高性能Multi-Die設(shè)計(jì)
加速創(chuàng)新：異構(gòu)多芯片系統(tǒng)中的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
業(yè)界領(lǐng)先的新思科技Multi-Die簽核解決方案
2/27 Multi-Die設(shè)計(jì)中的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場分析（正在報(bào)名中）
時(shí)間：2 月27日（星期五），14:00–15:00
地點(diǎn)：線上直播
講師簡介：
褚正浩 | 新思科技EBU ACE總監(jiān)
現(xiàn)任新思科技中國電磁產(chǎn)品技術(shù)支持總監(jiān)，專注為客戶規(guī)劃電磁產(chǎn)品，構(gòu)建芯片＋封裝+系統(tǒng)協(xié)同仿真方案及能力。加入新思科技前，任職于 Cadence 北方區(qū)技術(shù)支持，負(fù)責(zé)信號完整性、電源完整性及電磁兼容的技術(shù)支持與能力建設(shè)。
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技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰專注于工科技術(shù)社區(qū)，從最早的CAE技術(shù)社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領(lǐng)域有20年的教學(xué)和咨詢服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。
展開 但異構(gòu)芯片集成與復(fù)雜互連架構(gòu)，催生了電源完整性（PI）、信號完整性（SI）、熱學(xué)、力學(xué)應(yīng)力等多物理場的強(qiáng)耦合效應(yīng)，傳統(tǒng)單物理域仿真方法已難以滿足多芯片系統(tǒng)驗(yàn)證的精度與效率要求。隨著新思科技完成對Ansys的整合，其提供的多物理場芯片-封裝-系統(tǒng)（CPS）仿真技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)Multi-Die設(shè)計(jì)的跨域協(xié)同分析，完成電，熱，結(jié)構(gòu)的聯(lián)合仿真。
新思科技芯課程將在年后迎來第五講，也是首期系列課程的收官之作：「Multi-Die設(shè)計(jì)中的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場分析」，探討如何基于高精度芯片模型，幫助用戶優(yōu)化多芯片設(shè)計(jì)的SIPI/熱/機(jī)械可靠性性能。歡迎大家報(bào)名參會，也可前往觀看往期課程點(diǎn)播內(nèi)容：
Multi-Die設(shè)計(jì)：引爆系統(tǒng)創(chuàng)新的下一場革命
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業(yè)界領(lǐng)先的新思科技Multi-Die簽核解決方案
2/27 Multi-Die設(shè)計(jì)中的芯片-封裝-系統(tǒng)協(xié)同多物理場分析（正在報(bào)名中）
時(shí)間：2 月27日（星期五），14:00–15:00
地點(diǎn)：線上直播
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褚正浩 | 新思科技EBU ACE總監(jiān)
現(xiàn)任新思科技中國電磁產(chǎn)品技術(shù)支持總監(jiān)，專注為客戶規(guī)劃電磁產(chǎn)品，構(gòu)建芯片＋封裝+系統(tǒng)協(xié)同仿真方案及能力。加入新思科技前，任職于 Cadence 北方區(qū)技術(shù)支持，負(fù)責(zé)信號完整性、電源完整性及電磁兼容的技術(shù)支持與能力建設(shè)。
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多物理場分析的最新內(nèi)容
</p><p><strong>內(nèi)容簡介：</strong>介紹Zemax中用于分析光纖耦合效率的功能模塊，包括FICL和POP，并根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品形態(tài)，介紹微透鏡陣列以及光纖陣列的建模方法，以及常用的公差分析方法及多物理場分析功能。</p><p><strong>本次活動(dòng)現(xiàn)場還特別準(zhǔn)備了互動(dòng)有禮環(huán)節(jié)：Ansys 定制小熊、盲盒、杜邦紙袋等驚喜禮品等你解鎖！
在2026 R1 新版本中，結(jié)構(gòu)系列產(chǎn)品在效率、精度與工程可信度方面進(jìn)一步增強(qiáng)：Mechanical 帶來更高效的網(wǎng)格變形與 GPU 感知資源預(yù)測能力，LS-DYNA 強(qiáng)化電池?zé)岱抡媾c多物理場分析，Motion 提升系統(tǒng)級動(dòng)力學(xué)性能，而 Sherlock、Forming 等工具也在電子可靠性與成形分析領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面升級。
建立從概念驗(yàn)證、方案對比到詳細(xì)性能分析的完整仿真思路，幫助高校師生掌握電力設(shè)備多物理場耦合分析方法，提升問題定位與設(shè)計(jì)優(yōu)化能力；3. 將仿真嵌入電力設(shè)備研發(fā)全流程，實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，助力提升設(shè)備性能、縮短研發(fā)周期、提高科研與工程實(shí)踐效率。
核心技術(shù)原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程，采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術(shù)，高效求解大規(guī)模非線性動(dòng)力學(xué)方程；支持剛?cè)狁詈?、非線性接觸、摩擦、疲勞、振動(dòng)等多物理場耦合分析，兼顧計(jì)算精度與效率。
二、核心優(yōu)勢
1.
本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。內(nèi)容涵蓋從原理方法到工程案例的完整實(shí)踐過程，幫助工程師更準(zhǔn)確地評估電弧風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，并縮短研發(fā)周期、降低試驗(yàn)成本。
在AI算力、高速互聯(lián)與高功率密度電子系統(tǒng)快速發(fā)展的推動(dòng)下，PCB正從傳統(tǒng)載體升級為決定整機(jī)性能與可靠性的關(guān)鍵，不斷迭代信號速率，大規(guī)模的高密度互聯(lián)，正在將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造經(jīng)驗(yàn)推向極限。傳統(tǒng)的 “試錯(cuò)法” 設(shè)計(jì)周期長、成本高，已無法滿足快速迭代的市場需求，面對多物理場耦合的復(fù)雜挑戰(zhàn)，Ansys 提供了業(yè)界最完整的仿真解決方案，在設(shè)計(jì)早期就精準(zhǔn)預(yù)測并解決潛在問題，提升良率降低成本。
6月10
本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。內(nèi)容涵蓋從原理方法到工程案例的完整實(shí)踐過程，幫助工程師更準(zhǔn)確地評估電弧風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，并縮短研發(fā)周期、降低試驗(yàn)成本。
新思科技 3DIC Compiler 還與 RedHawk?SC?、RedHawk?SC Electrothermal? 以及 Ansys HFSS? 軟件實(shí)現(xiàn)集成，提供覆蓋熱、功耗及高速信號完整性的多物理場分析能力。
采用Ansys仿真平臺，能夠?qū)C(jī)器人用的電機(jī)、電機(jī)控制器、PCB板、電源、電池等，進(jìn)行電磁性能、電磁兼容性能、溫度性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等多物理場的仿真分析和優(yōu)化，協(xié)助用戶設(shè)計(jì)出性價(jià)比高、性能穩(wěn)定的機(jī)器人。
本次線上研討會將聚焦 Ansys 在電弧仿真領(lǐng)域的最新進(jìn)展，詳細(xì)介紹如何利用 Fluent 與 Maxwell 實(shí)現(xiàn)電弧的多物理場聯(lián)合分析。內(nèi)容涵蓋從原理方法到工程案例的完整實(shí)踐過程，幫助工程師更準(zhǔn)確地評估電弧風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，并縮短研發(fā)周期、降低試驗(yàn)成本。
