多尺度的案例
基于 ABAQUS 的多尺度有限元模型橋梁檢測與評估
因 此，對于大橋及特大橋橋梁檢測進行理論計算分析時， 可采用本研究提出的多尺度模型進行計算分析，既可提高計算精度，也可平衡計算時間成本。
參考文獻
[1]李平.橋梁結構精細計算[D].重慶：重慶交通大學，2009.
[2]王家林，李平.ABAQUS 箱型橋梁的 GUI 二次開發[J].重慶 交通大學學報（自然科學版），2009，28（6）：1000-1004，1024.
[3]班長凱.基于有限元軟件 ABAQUS 的影響面實現及工程應 用[D].南京：東南大學，2019.
[4]侯章林.基于 Abaqus 的公路下穿高速橋梁結構安全評價 分析[J].交通世界，2020（12）：11-13.
[5]張何.基于結構工程軟件的精細化分析策略研究[D].哈爾 濱：哈爾濱工業大學，2013.
[6]陸新征，林旭川，葉列平.多尺度有限元建模方法及其應用 [J].華中科技大學學報（城市科學版），2008（4）：76-80.
[7]馬萬良.多尺度有限元模型在橋梁檢測中的應用[J].蘭州工 業學院學報，2021，28（1）：39-43.
[8]伍彥斌，黃方林.多尺度有限元建模與分析的部分混合單 元法[J].華中科技大學學報（自然 科學版），2018，46（5）：110-114.
[9]吳佰建，李兆霞，湯可可.大型土木結構多尺度模擬與損傷 分析——從材料多尺度力學到結構多尺度力學[J].力學進 展，2007（3）：321-336.
[10]王大東.鋼筋混凝土結構多尺度建模與數值分析[D].大 連：大連理工大學，2014.
展開 LS-DYNA人工智能多尺度計算技術及其在注塑成型復合材料領域的應用
這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產品內部的材料微觀結構（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點，并且其復雜的微觀結構導致了復合材料在宏觀尺度上表現出各向異性的非線性力學行為。因此，當對注塑成型的產品進行結構分析和性能預測時，傳統的數值方法與材料本構模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
最近，LS-DYNA基于人工智能技術發展了一套嶄新的數據驅動多尺度計算技術，該技術集成了注塑成型過程模擬、材料多尺度力學建模、結構非線性有限元分析，以及基于物理的機器學習方法“深度材料網絡（DMN）”。DMN可以通過離線訓練學習隱藏在材料代表性體積單元（RVE）中的微尺度材料物理規律，經過訓練的DMN模型能夠準確地預測復合材料的非線性力學行為，并且其計算速度比傳統多尺度有限元模型快多個數量級。通過對不同纖維分布的微觀結構進行遷移學習，在通用非線性有限元分析軟件LS-DYNA內創建了一個可模擬預測各種短纖維增強復合材料的DMN數據庫。另外，借助前處理軟件LS-PrePost提供的映射功能，可以將模流分析軟件Moldex3D預測得到的纖維分布數據導入LS-DYNA，從而得到能夠對注塑成型復合材料結構進行高效非線性分析的多尺度有限元模型。
展開 LS-DYNA人工智能多尺度計算技術及其在注塑成型復合材料領域的應用
這類材料通常由注塑成型加工而成，因而產品內部的材料微觀結構（例如纖維方向及體積比）擁有非均勻分布的特點，并且其復雜的微觀結構導致了復合材料在宏觀尺度上表現出各向異性的非線性力學行為。因此，當對注塑成型的產品進行結構分析和性能預測時，傳統的數值方法與材料本構模型往往難以取得令人滿意的計算精度。
最近，LS-DYNA基于人工智能技術發展了一套嶄新的數據驅動多尺度計算技術，該技術集成了注塑成型過程模擬、材料多尺度力學建模、結構非線性有限元分析，以及基于物理的機器學習方法“深度材料網絡（DMN）”。DMN可以通過離線訓練學習隱藏在材料代表性體積單元（RVE）中的微尺度材料物理規律，經過訓練的DMN模型能夠準確地預測復合材料的非線性力學行為，并且其計算速度比傳統多尺度有限元模型快多個數量級。通過對不同纖維分布的微觀結構進行遷移學習，在通用非線性有限元分析軟件LS-DYNA內創建了一個可模擬預測各種短纖維增強復合材料的DMN數據庫。另外，借助前處理軟件LS-PrePost提供的映射功能，可以將模流分析軟件Moldex3D預測得到的纖維分布數據導入LS-DYNA，從而得到能夠對注塑成型復合材料結構進行高效非線性分析的多尺度有限元模型。
展開 使用多尺度注意力進行語義分割
多尺度圖像在網絡中運行，并將結果使用平均池化組合起來。
使用平均池化作為一個組合策略，將所有尺度視為同等重要。然而，精細的細節通常在較高的尺度上被最好地預測，大的物體在較低的尺度上被更好地預測，在較低的尺度上，網絡的感受野能夠更好地理解場景。
學習如何在像素級結合多尺度預測可以幫助解決這個問題。之前就有關于這一策略的研究，Chen等人的Attention to Scale是最接近的。在這個方法中，同時學習所有尺度的注意力。我們將其稱為顯式方法，如下圖所示。
圖3，Chen等人的顯式方法是學習一套固定尺度的密集注意力mask，將它們結合起來形成最終的語義預測。
受Chen方法的啟發，我們提出了一個多尺度的注意力模型，該模型也學會了預測一個密集的mask，從而將多尺度的預測結合在一起。但是在這個方法中，我們學習了一個相對的注意力mask，用于在一個尺度和下一個更高的尺度之間進行注意力，如圖4所示。我們將其稱為層次方法。
圖4，我們的分層多尺度注意力方法。上圖：在訓練過程中，我們的模型學會了預測兩個相鄰尺度對之間的注意力。下圖：推理以鏈式/分層的方式完成，以便將多個預測尺度組合在一起。低尺度注意力決定了下一個更高尺度的貢獻。
這種方法的主要好處如下：
理論訓練成本比Chen方法降低了約4x。
訓練只在成對的尺度上進行，推理是靈活的，可以在任意數量的尺度上進行。
表3，層次多尺度注意力方法與Mapillary驗證集上其他方法的比較。
展開 
AF多尺度孔隙處理軟件2D ￥96
AF多尺度孔隙處理軟件2D可在確?？紫堵什蛔兊那疤嵯?，基于實際的孔隙圖像，進行孔隙的多尺度處理。
在工程實際中，一種材料的孔隙率參數易于測得，而材料的其他孔隙特征是難以測算的。針對這兩方面的問題，AF多尺度孔隙處理軟件2D采取指定孔隙率加材料圖片處理模式來進行生成多尺度孔隙圖片。具體而言，針對已知的孔隙率，軟件在進行孔隙處理中可保證孔隙率為定值，基本不發生改變，這樣就可控制孔隙率參數不變，研究孔隙的其他特征參數對材料性能的影響。而針對難以衡量的孔隙其他特征參數，如孔隙喉道、孔隙峰度、孔隙連通等特征，軟件采用基于圖像的處理模式，可在最大程度上保留原有的孔隙特征。對于黑白的二值圖片，軟件還提供自適應孔隙率測算功能，識別模式為白色為孔隙。
以下為處理文獻圖片的處理樣圖：
處理后的文件可進行有限元模型的建立，如COMSOL、ANSYS、Abaqus多尺度孔隙結構模型等：
說明提醒
軟件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
展開 多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（上篇）
段衛毅，男，德國Ingolstat&Landshut大學應用計算力學碩士，現為安世中德結構仿真咨詢專家，10年以上仿真分析經驗，專長于顯式動力學分析、多尺度分析和優化設計等。
來源：3D科學谷
JMPS：多主元合金塑性和應變硬化的分層多尺度晶體塑性框架
多主元合金(MPEAs)表現出了優異的力學性能，包括良好的抗疲勞性、高屈服強度、耐腐蝕、高延性和熱穩定性，特別是高強度和良好的延性的前所未有的結合。因此，MPEAs有望在關鍵結構和功能上得到廣泛應用，例如抗損傷材料和工具材料。作者通過調研發現，與傳統合金不同，實驗和模擬表明MPEAs中不同的原子類型會導致較大的原子晶格畸變來控制力學性能。
在細觀尺度上，晶體塑性有限元(CPFE)方法可以考慮相變、位錯滑移和變形孿生等多種細觀變形機制，在描述基于微觀結構演化的材料塑性行為方面具有明顯的優勢。而晶體塑性本構模型的參數通常是通過擬合宏觀實驗結果得到的，但是其缺乏亞微米變形機理，所以擬合參數可能不是唯一的，從而降低了CPFE模擬的預測精度。由于MPEAs的微觀結構是多尺度的，如原子空位和晶格畸變、微尺度位錯和中尺度晶粒等，所以需要考慮微尺度的變形機理來獲得精確的晶體塑性本構模型參數，然后開發一種從納米-微-中尺度微觀結構集成的新的模擬方法。湖南大學的Qihong Fang等人將原子模擬、離散位錯動力學和晶體塑性有限元方法結合起來，建立了一個新的框架，研究MPEAs的應變硬化行為，實現了包括納米尺度晶格畸變和微尺度位錯硬化在內的復雜跨尺度因素對塑性變形的影響，作者結合MD、DDD、CPFE模擬方法和隨機場理論(圖1)，提出了一種可捕捉MPEAs中嚴重晶格畸變的分層多尺度方法來建模MPEAs，該方法連接了三個長度尺度(納米尺度、微觀尺度和中尺度)，為深入理解納米-微米-中尺度結構相關的微尺度變形機制提供了新的思路，并為研究先進MPEAs的多尺度微結構調控相關的優越力學性能提供了可能和途徑。
圖1：用分層多尺度建模方法估計晶體塑性本構模型中的硬化參數。用MD、DDD和CPFE耦合模型預測了多晶材料在不同長度尺度下的力學響應。
展開 一鍵聚焦 | 多尺度算法點陣結構分析軟件Lattice Simulation
基于多尺度算法自主開發出的這款點陣結構分析工具，可以高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。
多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（下篇）
綜上所述，可以看出 Lattice Simulation的多尺度算法可以有效地減少建模難度，并進行高效求解計算，同時能夠保證很高的計算精度。
段衛毅，男，德國Ingolstat&Landshut大學應用計算力學碩士，現為安世中德結構仿真咨詢專家，10年以上仿真分析經驗，專長于顯式動力學分析、多尺度分析和優化設計等。
來源：3D科學谷
技術分享｜結構網格自適應（SAMR）——一種高效的多尺度問題解決方案
image_process=/format,webp" alt="結構網格自適應（SAMR）——一種高效的多尺度問題解決方案的圖4" width="327"><img src="https://img.jishulink.com/202110/imgs/bc55cb17400a4d6c8864d37ac65b3e3a?image_process=/format,webp" alt="結構網格自適應（SAMR）——一種高效的多尺度問題解決方案的圖5" width="331"></p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202110/imgs/4fc2e111d1434212bd8f3fba687fa518?image_process=/format,webp" alt="結構網格自適應（SAMR）——一種高效的多尺度問題解決方案的圖6" width="331"><img src="https://img.jishulink.com/202110/imgs/72f19e36701846ed97fa2fcbdb0d8204?image_process=/format,webp" alt="結構網格自適應（SAMR）——一種高效的多尺度問題解決方案的圖7" width="340"></p><p class="ql-align-center">仿真行業的調查結果[1]</p><p class="ql-align-center"><br></p><h3> 問題二：多尺度特征捕捉 </h3><p> 物理問題天然具有多尺度特性，精確捕捉關鍵跨尺度的特征對于實現高保真模擬至關重要。
展開 雙晶納米壓痕的多尺度位錯動力學模擬研究
西南交通大學力學與工程學院張旭負責的多尺度材料力學研究組長期從事高強高韌結構材料力學行為、固體本構關系、多尺度實驗及模擬方面的研究。
來源：材料科學與工程
作者：張旭
Digimat：復合材料多尺度建模的創新力量
在當今追求高性能與可持續發展的工業領域，復合材料正成為越來越多行業的首選材料。其卓越的比強度、比模量、耐腐蝕性和高度可設計性，使其在航空航天、汽車制造、電子設備等行業中逐漸取代傳統金屬材料。然而，傳統的復合材料分析方法難以準確捕捉材料微觀結構對宏觀性能的影響，導致設計中不得不引入較大安全系數，既增加成本又限制材料性能發揮。但現在，一款名為 Digimat 的軟件徹底改變了這一局面。
Digimat 是由 e-Xstream engineering（現歸屬 Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。它采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維 / 基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。其強大功能體現在多個方面。
Digimat 軟件操作界面截圖
在微觀尺度表征上，Digimat-MF 模塊通過代表性體積單元（RVE）方法，能夠精確預測復合材料的局部應力 / 應變場。以碳纖維 / 環氧樹脂體系為例，該模塊展現出極高的建模精度。在工藝仿真方面，Digimat-MAP 模塊可模擬注塑、RTM 等成型工藝對最終性能的影響。如在玻纖增強 PP 的注塑案例中，其預測纖維取向分布與 CT 掃描結果相關性達 0.91，翹曲變形預測精度比傳統方法提高 40%，計算時間比同類軟件縮短 30%（相同硬件配置）。
Digimat 在行業應用中成果顯著。在航空航天領域，某型無人機機翼設計借助 Digimat，成功減重 15% 的同時保持等效剛度，開發周期縮短 6 個月，物理試驗次數減少 60%。在汽車輕量化方面，某電動車電池包殼體項目使用 Digimat 后，最大應力降低 14.3%，生產成本降低 20% 。
展開 Lattice Simulation 多尺度算法在點陣結構分析中的應用
綜上所述，可以看出 Lattice Simulation的多尺度算法可以有效地減少建模難度，并進行高效求解計算，同時能夠保證很高的計算精度。
直播預告-汽車增強塑料結構多尺度分析及輕量化仿真技術
Digimat作為一款復合材料多尺度分析平臺，提供了多尺度材料正&逆向建模、材料數據庫、工藝結果映射及結構多尺度耦合分析、A-&B-許用值虛擬計算等眾多功能，為相關領域復合材料結構的精確分析和優化提供了成熟的解決方案。
本次直播，將從多尺度理論展開，輔以真實客戶案例針對性闡述并演示汽車增強塑料結構分析解決方案，分析常用的多尺度材料模型，歡迎預約報名！
1月19日 14:00
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直播案例搶先看
玻纖增強復合材料具有密度小、韌性高、成型快、成本低等優點，在汽車、電子電器等領域廣泛使用。玻纖增強復合材料產品通常使用注塑工藝生產，玻纖取向在產品中的分布會存在差異，進而影響產品的最終性能。為了準確預測玻纖增強復合材料產品的性能，需要在仿真分析中考慮工藝（如玻纖取向）的影響。
本案例為您詳解延鋒彼歐公司如何使用Digimat對復合材料尾門內板的沖擊性能進行分析應用。基于?？怂箍灯煜碌膹秃喜牧?em>多尺度仿真軟件Digimat，用戶可以輕松創建復合材料材料卡片，將模流仿真分析結果映射到結構有限元網格，從而實現玻纖增強復合材料結構的精確仿真。同時，注塑工藝中的熔接線也會使材料強度有顯著下降，因此在仿真中還需要考慮熔接線的影響。Digimat可將模流分析中的熔接線結果映射到結構分析網格，以此計入熔接線對產品性能的影響。
復合材料力學性能測試
注塑玻纖復合材料尾門內板使用的材料為PP-GF40?？紤]三種玻纖取向的試驗樣件，即0°、45°、90°，進行準靜態拉伸試驗，結果如圖1所示。
圖1. 準靜態條件下，不同玻纖取向的應力-應變曲線
為了最終預測沖擊響應，還需要考慮材料的應變率效應。
展開 VirtualLab Fusion創始人 Frank Wyrowski教授 專家講堂 | 多尺度光學模擬與設計
<p class="ql-align-justify">VirtualLab Fusion創始人 Frank Wyrowski教授 專家講堂 | 多尺度光學模擬與設計的藝術2025年4月24日</p><p class="ql-align-justify">多尺度光學仿真的核心原理，上海嘉定共赴光學仿真互動探討之旅</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202502/attachment/98de19de81f0418b8e1b3a6740ad4108.jpg" style="text-align: center;">
<img src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/98de19de81f0418b8e1b3a6740ad4108.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/98de19de81f0418b8e1b3a6740ad4108.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/98de19de81f0418b8e1b3a6740ad4108.jpg?
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