逆向分析的案例
ANSYS逆向分析功能介紹
作者：李桂花 上海安世亞太結構應用工程師
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本文共計1253字，閱讀時間預計4分鐘
No.1 逆向求解背景介紹
傳統（正向）分析和逆向分析之間的基本區別在于初始幾何狀態。
傳統正向求解過程
初始幾何形狀在加載條件下發生變形，并根據變形幾何形狀對結果進行評估。
而在某些情況下，零件已經在荷載作用下設計好了，并且有了變形的幾何形狀，但是未變形的參考幾何形狀和變形的輸入幾何形狀上的應力/應變是未知的。
在這種情況下，需要用到逆向分析，以找到參考幾何和應力/應變相關的變形輸入幾何。
什么是逆向分析
通過在一組負載下已經產生變形的初始幾何，求解未加載狀態下的幾何（也稱為參考幾何）的過程。
逆向分析僅適用于應變、位移或轉動足夠大，需要將變形幾何與未變形參考幾何區分開的幾何非線性問題。
正向求解和逆向求解
逆向求解法在生物力學模擬中很有用。
在生物力學模擬中，輸入的幾何圖形一般由醫學掃描圖像組成，且模型已經變形并承受載荷。
在這種情況下，如果要確定由于進一步載荷加載產生的幾何變形和應力應變，需要使用非線性靜態分析反解的方法來恢復未變形的參考幾何形狀，然后使用正向求解分析來進行進一步的加載。
此外，在葉輪機械工程中，熱態-冷態法是常用的轉子葉片設計方法。
代表原始形狀的轉子葉片幾何形狀被稱為冷態幾何，而在工作條件下的形狀被稱為熱態幾何。
展開 ANSYS逆向分析功能介紹
No.1 逆向求解背景介紹
傳統（正向）分析和逆向分析之間的基本區別在于初始幾何狀態。
傳統正向求解過程
初始幾何形狀在加載條件下發生變形，并根據變形幾何形狀對結果進行評估。
而在某些情況下，零件已經在荷載作用下設計好了，并且有了變形的幾何形狀，但是未變形的參考幾何形狀和變形的輸入幾何形狀上的應力/應變是未知的。
在這種情況下，需要用到逆向分析，以找到參考幾何和應力/應變相關的變形輸入幾何。
什么是逆向分析
通過在一組負載下已經產生變形的初始幾何，求解未加載狀態下的幾何（也稱為參考幾何）的過程。
逆向分析僅適用于應變、位移或轉動足夠大，需要將變形幾何與未變形參考幾何區分開的幾何非線性問題。
逆向求解法在生物力學模擬中很有用。
在生物力學模擬中，輸入的幾何圖形一般由醫學掃描圖像組成，且模型已經變形并承受載荷。
在這種情況下，如果要確定由于進一步載荷加載產生的幾何變形和應力應變，需要使用非線性靜態分析反解的方法來恢復未變形的參考幾何形狀，然后使用正向求解分析來進行進一步的加載。
此外，在葉輪機械工程中，熱態-冷態法是常用的轉子葉片設計方法。
代表原始形狀的轉子葉片幾何形狀被稱為冷態幾何，而在工作條件下的形狀被稱為熱態幾何。
設計師一般從葉片的熱態幾何形狀開始，通過迭代的設計優化來確定最終冷態幾何形狀。是一個以簡單梁模型代替的典型的葉片冷態設計工作流程。
迭代法的第一步是施加氣動、向心等載荷重新求解熱態幾何，得到兩倍變形的熱態幾何。
然后將該分析的位移結果應用于原始熱態幾何模型的反方向上，得到了1代冷態幾何模型。
1代冷態幾何再次受到相同的載荷，以獲得1代熱態幾何。
然后將該1代熱態幾何與原始熱態幾何進行比較。
展開 資深工程師逆向分析蘋果AirTag
近期，我愛音頻網了解到，一位資深工程師對蘋果的AirTag技術做了技術細節分析，具體包含黑客攻擊、安全研究、修改、拆解等。這位工程師叫Adam Catley，來自奧地利，主要研究網絡安全、汽車、電子設備、FPGA和固件等。
AirTag是藍牙無線追蹤器，外觀看起來顯示一枚圍棋，配對體驗與AirPods很像。AirTag結合了藍牙與UWB精準定位兩項技術，可以利用內置的藍牙低功耗芯片發出信號，被附近“查找”網絡中的蘋果設備偵測到，進而將其坐標信息發送到iCloud被用戶定位到大概位置。其內置的蘋果U1超寬頻芯片還使AirTag具備了精確查找的能力，在一定范圍內手機上會指示AirTag的方向并精確顯示到米，解決尋找物品的最后距離問題，不過要使用該功能需要同樣配備了U1芯片的iPhone機型。
AirTag內置2032紐扣電池，用戶可自行更換，每天播放四次聲音并進行一次精確查找的話，可使用超過一年的時間，電池低電量手機會收到提示。但AirTag不支持AR查找，在有效范圍內可以通過Siri喚醒查找。
那么這位資深奧地利工程師Adam Catley對蘋果AirTag的逆向分析結果如何？
展開 光通信設計軟件——OptiGrating 光柵設計軟件
OptiGrating 是基于耦合模理論的數值分析軟件，既能對設定的光柵進行分析也能合成出符合要求的光柵（逆向分析）。一個復雜的光柵被一組均勻光柵片段來近似，這些光柵片段之間用傳遞矩陣法來對進行整合分析。這樣，設計者就可以對整個光柵進行性能分析和優化設計。
基本功能
OptiGrating最重要的基本功能如下：
· WDM add/drop，窄帶以及寬帶光纖和波導濾波器 · 光線布拉格發射器 · EDFA增益平坦元件 · 用于光纖通信的色散補償器 · 利用光柵切趾抑制邊帶 · 光纖和波導傳感器
產品應用
· WDM add/drop、窄帶和寬帶光纖、波導濾波器
· 光纖布拉格光柵反射器
· EDFA增益平坦化光纖
· 用于光纖通信的色散補償器
· 使用光柵切趾法的邊帶抑制
· 光纖傳感器和波導傳感器
· 使用耦合到光纖包層模式的長周期光柵
展開 
iPhone 13 Pro 主要芯片 List
iPhone 13系列剛一上市，國外知名逆向分析機構techinsights就完成了對iPhone 13 Pro 的詳細拆解，并分析出了所用到的主要芯片及組件。
以下討論分析的手機型號是蘋果iPhone 13 Pro，型號A2636 256GB，以及iPhone 13，型號A2631 256GB。
techinsights已經確定了 iPhone 13 Pro 內部的主要不同組件分別來自：蘋果自研、高通（Qualcomm）、鎧俠（KIOXIA）、恩智浦（NXP）、ST、USI、Qorvo 和博通（Broadcom），其中高通公司在射頻設計方面領先。
采用蘋果自研的芯片包括：A15、音頻編解碼器和音頻放大器。
主板正面
主板背面
射頻部分
蘋果 A15 仿生應用處理器
iPhone 13 Pro 和 iPhone 13 的 Apple A15 Bionic 具有相同的 Apple 部件號 APL1W07。Techinsight拆除的 iPhone 13 ProA2636 型號中，它是一個帶有 A15 應用處理器和 SK Hynix LPDDR4XSDRAM (H9HKNNNEDMMVHR-NEH) 的封裝 (PoP)，可能為 6 GB 。
展開 ANSYS定制工具套件解決方案助力ASE集團大幅推進半導體封裝技術研發
ASE的ANSYS ACT擴展方案可將復雜的手動分析轉化為自動搜索進程，識別開裂和界面層離等關鍵可靠性問題，從而顯著減少人為錯誤。這可幫助ASE工程師快速創建高精度模型，迅速確定最理想的解決方案，識別有問題的部件，并將整體研發時間縮短30%。
ASE集團負責企業研發的副總裁C.P. Hung表示： “ASE始終致力于構建完整的解決方案，發展IC封裝技術，強化設計與高產能制造。我們很高興能與ANSYS長期合作。通過ACT開發的自動分析技術是發展未來智能分析與設計、識別開裂和界面層離等潛在關鍵區域從復雜的人工逆向分析自動搜索進程轉變的第一步。ACT不僅將為市場帶來更多推出高級封裝技術和系統級設計的商機，而且還將加速客戶產品的發布。”
ANSYS半導體事業部副總裁兼總經理John Lee指出： “ASE的ACT解決方案可提供一個非常直觀的簡潔研發環境，其可幫助工程師高效使用現有的仿真工具從根本上提高他們的工作效率，將IC封裝技術和研發進程推向新高。ASE的ACT自動工作流程覆蓋產品的整個生命周期，可帶來半導體封裝工藝的革命性突破，從而可為客戶提供前所未有的全方位支持。”
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、電腦和移動設備的便捷使用、橫跨江河的橋梁還是可穿戴設備的使用，ANSYS仿真技術都盡顯卓越。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，憑借業界超高性能、豐富的工程仿真軟件產品組合，幫助客戶解決極為復雜的工程仿真難題，讓想象的力量賦予工程產品更多可能性。ANSYS成立于1970年，總部設在美國賓夕法尼亞州匹茲堡南部。訪問ANSYS官方網站 www.ansys.com.cn 獲取更多信息！
展開 CAESES船用螺旋槳參數化建模淺析
使用CAESES進行螺旋槳優化的一般步驟，如下參考：
七、螺旋槳的幾何逆向
1）Blade Analysis
CAESES中提供了自帶的blade analysis功能，針對導入的螺旋槳幾何進行自動的逆向分析，自動生成對應的參數化模型，用戶可以基于生成的參數化模型進行進一步的分析優化工作。需要注意的是blade analysis中，使用NAC66作為默認的剖面形式，這樣某種程度上限制了該工具的應用范圍。
2）螺旋槳逆向的定制化開發
由于不同用戶各自槳型不同，產品開發的側重點也不禁相同，所以沒有一個很好的通用逆向工具可以實現所有用戶的需要，用戶可以根據本身槳型做針對性的逆向工具開發，這些應用已經在部分用戶上取得了不錯的效果。
八、總結
以上就是對螺旋槳CAESES參數化的一個簡單總結與劃分，用戶可以選擇對應合適的方式進行螺旋槳的參數化，希望可以對各位有所啟發。
展開 Last Call | 2026 Ansys 光學技術研討會報名進行中
同時通過實際的案例，介紹如何通過逆向分析打樣產品的 ray file 進行產品的優化和改進設計。
主題：Speos 整車內飾眩光分析和C-ICAP測評仿真分享
王斌 | 東風汽車集團技術中心總師
內容簡介：越來越多的人在駕車過程中都遇到眩光問題，這引起了汽車廠商的極大關注。對于駕駛員而言：這種在擋風玻璃上或者后視鏡上所造成的影像，已經嚴重的影響了駕駛員對于路況的判斷力，這種削弱駕駛員判斷力無疑變成了安全隱患之一；對于汽車制造商而言：采用美觀的內飾材料，眩目的儀表盤，鍍鉻件的大量使用，提高了車內飾的品質；但是不能以犧牲安全因素為代價。本次演講主要介紹Speos在汽車整車內飾的眩光分析，以及標準驗證，AxF光學屬性定義助力逼真的內飾仿真效果。幫助用戶在設計前期預估潛在眩光風險，提高產品競爭力。
主題：Speos OPD 光學設計要點討論與案例分享
劉洋 | Ansys 高級應用工程師
內容簡介：Speos optical part design（簡稱OPD）用于汽車照明系統設計的幾何建模工具，參數化精準定義個各類光學結構，支持汽車照明的功能實現和性能優化。隨著Speos持續在新版本中更新迭代，OPD設計功能不斷豐富，以適應滿足更多客戶的多元化設計需求。本次分享將集中在Speos OPD的核心設計和操作方法，并以小案例設計作為參考說明和設計流程演示，幫助客戶快速了解和落地OPD設計應用。
展開 ZEMAX | 如何進行序列模式公差分析
注意：執行 1000 Monte-Carlo 分析，作者的8核電腦中只用了26秒就可以完成。Zemax OpticStudio 并沒有使用任何一階或者其他近似方法來猜測擾動對波前的公差分析的效果。每一個評價函數都在完整精度的透鏡波前差計算中完成的。
總結
公差分析是一個復雜的流程，這篇文章介紹了公差分析的整個流程，內容包括：
1、優化你的設計直到超越目標規格，且要超過一定適當的量。
2、建立一組默認公差操作數。Zemax OpticStudio 提供超過一種方法來模擬同一種公差，你必須選擇最能代表實際制造，測試以及組裝時使用的方法。
3、編輯公差操作數以考慮不同的組裝方式，并加入可能的補償器。
4、定義公差評價標準，此標準須符合實際工廠的測試方式。
5、建立一些 Monte-Carlo 文件并確認公差操作數有依照你預想的方式工作。
6、執行敏感度分析。
7、手動緊縮一些棘手的公差，或者使用逆向敏感度分析 Inverse Sensitivity，讓 Zemax OpticStudio 自動計算。
8、一旦確定你的公差都沒有問題之后，設定執行 N2 個 Monte-Carlo 分析，其中 N 為公差操作數的數量。
9、檢查逆向敏感度分析產生的公差操作數參數值，確保他們在合理的范圍內。
請記住，并不是所有設計的公差分析結果都可以符合成本利益，很可能為了達到你的設計目標，你需要分析許多不同的設計。你可以在幫助手冊中找到更多關于公差分析功能的參數說明。
展開 ANSYS 新品 2019 R3發布 | 文末搶“鮮”免費報名新品研討會
結構
ANSYS 2019 R3 結構解決方案的創新可幫助實現以下功能：
采用目前集成至 ANSYS Mechanical 的先進多體動力學求解器 ANSYS Motion 研究包含數百萬設計點的大型裝配體模型
利用新增的 ANSYS Sherlock 功能，在電子硬件早期設計階段為組件、電路板和系統級產品提供快速、準確的失效預測
幾分鐘內便可將電子計算機輔助設計 (ECAD) 模型轉化為有限元分析 (FEA) 模型，然后根據 FEA 信息進行構建，預測失效時間
利用分布式計算服務 (DCS) 評估操作系統，DCS 包括一系列新的應用程序，利用各種計算資源分配、管理、解決并優化設計挑戰
利用 Mechanical 中的兩個新型簡化工作流程，對熱和結構場耦合分析進行仿真。利用靜態和瞬態仿真可輕松捕捉熱載荷和結構載荷之間的相互作用
利用 Mechanical 執行逆向分析。
展開 航空發動機寬弦空心風扇葉片制造研究綜述
嚴林鑫等通過數值模擬和逆向分析分析了加強筋的幾何特征參數對空心葉片力學性能的影響， 得出二層空腔結構具有三層結構無可比擬的應力分布。另外一些學者在建模優化方面開展了相關研究。吳惠松等研究開發了空心葉片的結構設計及優化設計平臺，實現了多層結構寬弦空心風 扇葉片快速造型及有限元分析。于洋等研究表 明空心葉片型腔加強筋數量增加或擴散連接區與非連接區長度比增大對加強筋最大應力值影響較大。楊劍秋等采用正交試驗設計獲得了空心葉片結構優化設計分析的帕累托最優解。剛鐵等對空心葉片建模及 SPF/DB 過程中應力分布展開 了研究，得出空心葉片加強筋夾角應盡量小于 30°，“S”形加強筋結構優于斜形加強筋。
圖 6 空腔結構設計研究現狀
圖 7 風扇葉片拓撲優化設計域和不可設計域示意
2.2 成形工藝研究
國內最早于1999年成功制備了三層結構鈦合金寬弦空心風扇葉片，首先通過擴散連接、熱扭轉以及超塑成形得到滿足設計要求的葉身，再將葉身與榫頭進行焊接得到完整葉片。如圖8所示，最早針對兩層結構鈦合金寬弦空心風扇葉片提出的成形工藝為首先將兩片鈦合金面板進行擴散連接，之后進行熱扭轉預成形、熱壓整形以及蠕變校形，最終機加工后得到葉片，但研發的兩層結構寬弦葉片僅為較短的葉跟的一部分，可以實際生產使用的大尺寸兩層結構寬弦空心葉片的成形工藝有待進一步研究。
圖 8 兩層結構空心風扇葉片制造工藝路線示意圖
國內目前仍主要采用有限元數值模擬技術對多層結構鈦合金寬弦空心風扇葉片的成形工藝參數進行研究。
展開 
蘋果，終于在芯片上認命
不過，這種套用現有硬件并開放相關技術的做法很快就暴露了缺點，其它生產商逆向分析了BIOS程序，一大堆不侵犯專利的仿制品快速出現在市場中，像反應迅速的哥倫比亞數據產品公司，在1982年就推出了IBM PC的首款仿制品——MPC 1600-1。
為了奪回自己的市場，IBM在1987年推出了自己的第二代個人電腦PS/2，升級了全新的微通道架構總線標準，不僅不兼容此前的IBM PC，其他廠商生產每一臺PS/2電腦都需要支付額外的使用費，甚至生產舊的IBM PC也要支付一筆費用。
這當然激起了其他PC廠商的不滿，以康柏公司為首的個人電腦制造公司聯盟不再對藍色巨人百依百順，而是自己宣布了一套擴展工業標準架構的總線標準，大量廠商開始生產能夠向下兼容的IBM兼容機，到了80年代后期，大量IBM兼容機取代了IBM成為市場主流，PC市場逐漸轉變成了開放市場而非IBM的一言堂。
IBM不再掌握PC的話語權，到了90年代初期，制造處理器的英特爾和開發系統的微軟反而成為了PC市場實質的主導者，Wintel聯盟自此誕生。
可能這時候有人會好奇，第一個吃個人電腦市場螃蟹的蘋果又在哪里呢？
在整個80年代中，蘋果的存在感并不低，在AppleⅡ大獲成功后，蘋果內部先后出現了三個完全不同的個人電腦項目，分別是AppleⅢ、Lisa以及Macintosh，作為創始人的喬布斯在AppleⅢ和Lisa項目接連出現問題后，最終投身于Macintosh項目中。
展開 【行業觀察】日本這么一個小島國，新材料產業為何能稱雄全球？
日本斷供韓國的高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺事件，韓國的這些產業很難從材料逆向分析出制造技術，也很難提高競爭的門檻，特別是這些材料的制造不僅需要精細的工藝、嚴密的操作步驟，更需要大量的時間成本去沉淀出技術經驗，這就是日本人的特有優勢。
由于制造高性能半導體的高純度氟化氫，需將雜質濃度控制在低于萬億分之一，特別是其中的雜質砷僅靠溫度分離很難清除干凈，需要采用特殊方法，日本人不但靠時間及耐心去琢磨其中的奧秘，而且依靠工匠精神完成了降低雜質濃度的過程。
讓日本人更“自戀”的是，半導體芯片存在摩爾定律，幾乎是兩年更換一代，這個更新節奏快到甚至于日本人也接受不了，但是半導體材料，自從晶體三極管發明以來，就從未改變過，不用擔心顛覆式創新，由此，日本人依靠慢工出細活地不斷地改進制造工藝。
半導體行業進入美中日三國演義時代，比如集成電路產業鏈，芯片設計基本上由高通、博通、蘋果、英偉達等美國企業獨霸;芯片制造剔除純代工廠，完全由海思、夏普、AMD等中日美占據;中國臺灣企業在半導體封裝測試方面保持全球優勢;在工業半導體領域，特別是材料半導體和半導體設備兩個領域，日本公司占據全球領絕對優勢。
根據國際半導體產業協會(SEMI)的數據顯示，日本企業在全球半導體材料市場占比份額高達52%，而北美和歐洲僅僅各占才15%左右; 特別是日本企業在全球新購半導體制造設備市場占有率超過了30%，一直穩居在產業鏈上游。
日本在半導體材料行業發展上值得借鑒的幾個方面。首先，日本始終采取產官學一體化進行國家級基礎攻關研究。其次，切準具有高附加值的核心產品，從而避免產品分散。再次，積極進行海外研發與合作研發。
展開 《軟件定義汽車產業生態創新白皮書》
車端 ECU 面臨的常見網絡安全風險包括：
車內網絡目前大多采用 CAN/CAN FD 協議進行通訊，而 CAN/CAN FD 的字節長
度有限、仲裁機制、無源地址域和無認證域等問題有潛在的網絡安全隱患；
ECU 硬件可能存在可讀絲印和暴露的調試口，容易遭受防逆向分析等安全隱患；
ECU 固件刷寫機制未進行信息安全保護，可能導致 ECU 固件或其配置數據被篡改；
ECU 中的敏感數據（如調校數據、虛擬鑰匙數據、地圖數據、配置數據等）的存儲、訪問過程中，若未采取加密存儲和訪問控制等防護措施，則可能導致數據被篡改或泄露，被篡改的數據可能導致系統功能偏離預期，甚至帶來其他信息安全方面的隱患。
第二：智能網聯車的漏洞更多
漏洞和缺陷多，分布在不同器件上，防不勝防。造成漏洞分布廣，數量多，隱藏性強的原因是由于隨著智能網聯車技術架構的迭代發展，軟件定義汽車概念的興起，汽車正在軟件層面被重構。
智能汽車的發展，是由智能汽車承載的應用功能發展來作為驅動力的，而且離不開電子電氣架構的發展。在未來智能汽車控制器將會承載越來越多的功能，而且不同的電子電氣架構下呈現的信息安全狀態也有所不同，同時車載控制器復雜度越來越高，逐漸趨同于 ICT 行業的高性能計算機，也可能會帶來新的信息安全威脅和攻擊手段。
以智能駕駛技術為核心驅動力的智能網聯汽車依賴大量的智能傳感器、算法、云端平臺的支撐。這些基礎設施和功能單元包含了海量的代碼以支撐運作，其中稍有一個環節出現問題，就會影響到整個鏈條的安全可靠運行。
展開 光刻工藝深度研究報告
光刻膠的核心技術被日本和歐美企業所掌握，并且由于光刻膠的特殊性質，市場潛在進入者很難對成品進行逆向分析，因此光刻膠產業呈現日本企業寡頭壟斷格局。世界主要光刻膠企業有日本JSR、東京應化、信越化學，美國陶氏化學、韓國東進世美等。中國光刻膠產業規模仍較小，但已有眾多廠商積極布局，主要包括晶瑞電材、北京科華、華懋科技、上海新陽等。
四大核心壁壘即是判斷標準
光刻膠產業鏈共有四大壁壘，從上游至終端分別是原材料壁壘、配方壁壘、設備壁壘和認證壁壘
。其中，原材料壁壘和配方壁壘對光刻膠廠商從原料合成以及差異化研發能力提出較高要求。設備壁壘主要是研發中配套使用的，以光刻機為和核心的半導體設備，由于先進半導體設備往往價格不菲，因此這也構成光刻膠開發的壁壘之一。
此外，光刻膠雖是半導體制造的核心材料
，但其成本占整體制造流程中的比例并不高，因此下游廠商更換意愿低，再加之光刻膠本身長達數年的認證周期，這就構成了下游認證壁壘。
過去，受限于多項壁壘壓制，國內光刻膠廠商只能在夾縫中生存，產品基本集中在較低端的PCB光刻膠。
而當前，國產光刻膠正處于替代窗口期，行業壁壘有逐步被打開的趨勢。
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