CAE工具的案例
CAE工程師必備轉(zhuǎn)換神器—Simright Converter CAE模型格式轉(zhuǎn)換工具（網(wǎng)頁(yè)版/單機(jī)版）
快速反饋，快速迭代
格式轉(zhuǎn)換這類工具的開發(fā)沒有捷徑，所有轉(zhuǎn)換品質(zhì)的提高都依賴于一個(gè)個(gè)細(xì)節(jié)的改進(jìn)。Simright Converter充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品快速迭代的特性，用戶上傳的模型一旦轉(zhuǎn)換失敗，會(huì)在第一時(shí)間得到修復(fù)并快速上線。而這個(gè)工具隨著使用者和反饋的增加，功能會(huì)越來越強(qiáng)，成為宇宙最強(qiáng)的CAE格式轉(zhuǎn)換器不是夢(mèng)。
Moldex3D模流分析之韓國(guó)三星電子(SAMSUNG)以Moldex3D為標(biāo)準(zhǔn)CAE分析工具
在產(chǎn)品周期性愈來越短，新產(chǎn)品之設(shè)計(jì)開發(fā)周期日益壓縮之時(shí)，分析軟件已成為三星電子公司內(nèi)部產(chǎn)品市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的必備使用工具。三星電子在評(píng)估采購(gòu) CAE 模流分析軟件時(shí)，經(jīng)由內(nèi)部光學(xué)顯示部門長(zhǎng)時(shí)間的軟件試用比較，及許多分析案例結(jié)果驗(yàn)證與實(shí)際成型品之間的差異，發(fā)現(xiàn) Moldex3D 明顯比其他軟件優(yōu)質(zhì)，并因此于 2005 年決定使用 Moldex3D 作為三星電子內(nèi)部設(shè)出成型的標(biāo)準(zhǔn) CAE 分析工具。
韓國(guó)三星電子近年來致力于數(shù)字化整合技術(shù)，有相當(dāng)多產(chǎn)品已在世界上取得快一步地位，例如: DRAM、SRAM、TFT-LCD、彩色顯示器、彩色顯示管、彩色映像管…等高科技電子產(chǎn)品，產(chǎn)量占世界前幾。光學(xué)顯示事業(yè)部門是目前韓國(guó)三星電子公司獲利相當(dāng)高的部門之一，在彩色電視機(jī)及顯示器產(chǎn)品上，韓國(guó)三星電子一直保持在快一步的地位。由于韓國(guó)三星在 AV 及IT 產(chǎn)業(yè)是世界上少數(shù)具有研發(fā)及制造技術(shù)的公司，相信未來幾年韓國(guó)三星電子在工業(yè)快一步技術(shù)上將會(huì)繼續(xù)投入更多資金來進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)。
虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD）現(xiàn)在是十分熱門的話題，然而要達(dá)到虛擬開發(fā)的的目標(biāo)，不僅需要經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品開發(fā)人員，更需要合適的 CAE 軟件做輔助。常見的 CAE 模擬可以評(píng)估如機(jī)械強(qiáng)度、熱性質(zhì)、電磁場(chǎng)等；但同時(shí)產(chǎn)品的可生產(chǎn)性 (producibility) 也是另一可以評(píng)估的項(xiàng)目，因?yàn)榉抡?em>工具可以幫助我們預(yù)測(cè)產(chǎn)品在制造過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的問題、節(jié)省在改善注射問題的花費(fèi)、及提高產(chǎn)能。
Moldex3D 預(yù)測(cè)手機(jī)產(chǎn)品短射位置
三星移動(dòng)電話向來是消費(fèi)性電子產(chǎn)品的焦點(diǎn)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，如何以別致及獨(dú)特的外型在眾多產(chǎn)品中受到消費(fèi)者喜愛而脫穎而出，向來是一環(huán)重要的課題。然而外型設(shè)計(jì)在行動(dòng)通訊產(chǎn)品中有其困難度存在，因?yàn)槭謾C(jī)產(chǎn)品的復(fù)雜度較一般產(chǎn)品高，生產(chǎn)方面以目前的成型技術(shù)也較不容易。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 革命性的增材制造用于冷板設(shè)計(jì)：一種新的CFD工作流程
Part.03
CAE分析對(duì)增材制造的挑戰(zhàn)
在大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）工作流程中，在CAD中創(chuàng)建三維形狀，然后將其導(dǎo)入CAE工具以生成體網(wǎng)格。然而，AM特定的建模工具使用隱式表示，而不是零件形狀的邊界表示（B-rep）。隱式表示使用一個(gè)字段來表示對(duì)象，該字段確定空間中的點(diǎn)是在對(duì)象內(nèi)部還是外部。這允許非常復(fù)雜和靈活的設(shè)計(jì)，使其成為AM的理想建模方法。
然而，在CAE中使用隱式表示帶來了挑戰(zhàn)。許多CAE工具需要曲面網(wǎng)格來生成體網(wǎng)格。因此，在CAD中創(chuàng)建表面網(wǎng)格，例如STL文件，并將其導(dǎo)入CAE工具，或者CAE工具本身具有從CAD數(shù)據(jù)生成表面網(wǎng)格的能力。
在隱式表示的情況下，還需要?jiǎng)?chuàng)建曲面網(wǎng)格。然而，由于CAE工具不支持隱式表示，因此有必要使用AM或其他工具的建模工具生成類似STL的曲面網(wǎng)格。
雖然B-rep允許調(diào)整網(wǎng)格密度和曲面再現(xiàn)，但隱式表示僅從表示對(duì)象的場(chǎng)生成曲面網(wǎng)格。
圖1顯示了使用nTop建模和執(zhí)行CAE分析的工作流程。如果需要高分辨率的B-rep曲面輸出（STL網(wǎng)格），則可能需要數(shù)小時(shí)才能生成，并且生成的大型數(shù)據(jù)集會(huì)增加CAE處理時(shí)間。另一方面，降低分辨率縮短了輸出時(shí)間，但導(dǎo)致降低CAE分析的準(zhǔn)確性和可靠性。
Fig 1:增材制造設(shè)計(jì)中的CAE工作流程
Part.04
開發(fā)無STL的CFD網(wǎng)格生成技術(shù)
海克斯康Cradle CFD開發(fā)了一種不使用STL網(wǎng)格生成CFD網(wǎng)格的新方法。該方法中使用的工具是用于建模的nTop和用于CFD分析的Hexagon Cradle CFD scSTREAM。以下簡(jiǎn)要概述了它們各自的特點(diǎn)。
nTop是一種基于隱式表示的建模工具，可以輕松創(chuàng)建為增材制造量身定制的形狀。此外，它還提供了一個(gè)名為nTop Core的第三方庫(kù)，可以查詢?nèi)我饪臻g坐標(biāo)處是否存在對(duì)象。
展開 仿真技術(shù)的層次結(jié)構(gòu)
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度的日益加劇， 為了在最短的時(shí)間內(nèi)以最低的成本推出最好的產(chǎn)品， 世界各大公司在產(chǎn)品的研發(fā)， 設(shè)計(jì)以及制造的過程中都廣泛地采用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)（計(jì)算機(jī)輔助工程CAE）。
現(xiàn)代的機(jī)械已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械了， 而是一個(gè)各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域， 包括自動(dòng)化， 機(jī)械， 流體傳動(dòng)， 電， 光， 熱等的集成和相互作用的整體。為了清晰地了解現(xiàn)代仿真技術(shù)的層次， 我們從一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電液一體化產(chǎn)品著名的V型產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期來分析。
該V-型的模型概括了一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期， 從早期的階段一直到批量生產(chǎn)。從上往下的設(shè)計(jì)過程， 是一個(gè)分解得過程； 從下往上組裝過程是一個(gè)集成的過程。每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都對(duì)應(yīng)有一個(gè)測(cè)試和驗(yàn)證的階段， 也就是一個(gè)通過試制和試驗(yàn)， 即物理成型來評(píng)估幾個(gè)可能的方案從而最終確定設(shè)計(jì)方案的過程。 通常， 在一個(gè)產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求之前， 都要經(jīng)過多次反復(fù)的修改， 試制以及實(shí)驗(yàn)的過程。 大量的物理成型直接導(dǎo)致了一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)成本的增加和開發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)。因此非常必要在一個(gè)數(shù)字成型環(huán)境（virtual prototyping environment）中大量地使用建模和仿真技術(shù)。在其大多數(shù)情況下， 不可能通過一個(gè)單一的模型來解決機(jī)電液復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中遇到的所有問題。 因此，必須采用不同的模型來完成不同的設(shè)計(jì)任務(wù)， 與此相對(duì)應(yīng)， 必須采用不同的CAE工具來建立起針對(duì)不同問題的模型， 這些不同的CAE工具不可避免地需要綜合到一個(gè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境（intergrated design environment）中來。 這就是我們通常所說的CAE的解決方案。
既然需要不同的CAE工具來建立針對(duì)不同問題的模型， 因此我們?cè)?em>CAE方案設(shè)計(jì)的過程中就有必要根據(jù)不同工具在V-型產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期的作用進(jìn)行分類和配置。
展開 
基于Creo的深化設(shè)計(jì)應(yīng)用探索
一.三維設(shè)計(jì)工具應(yīng)用現(xiàn)狀
根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究報(bào)告，我國(guó)部分企業(yè)自90年代起，即已著手將二維設(shè)計(jì)工具升級(jí)為三維設(shè)計(jì)工具，并應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中。若以此時(shí)間推算至今已有30年以上的應(yīng)用歷史，然而從市場(chǎng)上的各大三維工具書籍來看，大多局限在三維建模，繪制工程圖的常規(guī)應(yīng)用上，極少涉及基于MCAD工具的CAE場(chǎng)景應(yīng)用的介紹。
通常評(píng)價(jià)一個(gè)制造型企業(yè)設(shè)計(jì)能力需涵蓋很多方面，國(guó)內(nèi)也沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)體系來進(jìn)行判定。也許正因如此，企業(yè)才形成只注重設(shè)計(jì)模型及工程圖的數(shù)量而不注重對(duì)設(shè)計(jì)模型質(zhì)量的考核。
我國(guó)制造型企業(yè)歷經(jīng)多年的發(fā)展，已逐步達(dá)到按訂單生產(chǎn)產(chǎn)品的境況。然而深入了解后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于成熟產(chǎn)品因已經(jīng)過市場(chǎng)的多年驗(yàn)證，所以模型及圖紙準(zhǔn)確性較高，相關(guān)的形位公差或尺寸公差也已至臻完美。然而一旦涉及改型產(chǎn)品，則往往會(huì)在制造過程中產(chǎn)生較多爭(zhēng)議，甚至出現(xiàn)返工的現(xiàn)象。其常見情況為：
1.設(shè)計(jì)與制造有差異
三維模型符合理想情況，加工組裝時(shí)發(fā)現(xiàn)孔或軸出現(xiàn)不能匹配的情況。出現(xiàn)問題后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校，例如使用強(qiáng)力工具，將軸強(qiáng)行安裝至定位孔中。這樣的做法雖然滿足訂單交期，但對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量是有一定影響的。
2.追求價(jià)格更高的CAE工具，忽略MCAD工具的深化應(yīng)用
不少企業(yè)的信息化部門在收集研發(fā)需求時(shí)，常將采購(gòu)更高端的CAE工具作為提升研發(fā)能力的舉措之一。
展開 Moldex3D模流分析之幾何與網(wǎng)格
幾何與網(wǎng)格
CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）和CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）是現(xiàn)代工程和設(shè)計(jì)中使用的兩個(gè)重要工具。CAD用于創(chuàng)建產(chǎn)品的數(shù)字模型，而CAE用于分析這些產(chǎn)品在不同條件下的行為。將CAD模型轉(zhuǎn)換為CAE時(shí)，需要生成網(wǎng)格，此過程涉及CAD模型匯入、幾何修復(fù)、網(wǎng)格生成、網(wǎng)格優(yōu)化等多個(gè)步驟后才能產(chǎn)生優(yōu)良的網(wǎng)格進(jìn)行精確的CAE分析。CAD和CAE工具的結(jié)合使設(shè)計(jì)師和工程師能夠創(chuàng)建更具創(chuàng)新性和優(yōu)化的產(chǎn)品。
Moldex3D 具有強(qiáng)大的網(wǎng)格技術(shù)和多種的網(wǎng)格元素組合，可提高實(shí)體網(wǎng)格的工作效率，可以為復(fù)雜的3D幾何生成非常細(xì)致的網(wǎng)格。它還提供自動(dòng)檢查和自動(dòng)修復(fù)功能，以確保質(zhì)量及分析的準(zhǔn)確性。
我們還有Moldex3D SYNC – CAD軟件中的CAE工具，它使CAD工程師可無縫使用CAE分析，幫助工程師根據(jù)完整的分析結(jié)果修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，無需多一步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。
總體而言，CAD和CAE工具的結(jié)合使設(shè)計(jì)師和工程師能夠以更高效和準(zhǔn)確的方式創(chuàng)建更具創(chuàng)新性和優(yōu)化的產(chǎn)品。
特色
? Moldex3D支持幾何/網(wǎng)格輸入、創(chuàng)建、修復(fù)、屬性，和各種精靈以創(chuàng)建流道、澆口、塑件、冷卻水路、模座等。
展開 WELSIM-全球領(lǐng)先的工程仿真CAE前后處理工具
參見《大型工程仿真CAE軟件的自動(dòng)化回歸測(cè)試》一文。
3. 與WELSIM共建仿真與計(jì)算生態(tài)，獲得共同發(fā)展。WELSIM經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)在國(guó)際范圍內(nèi)被生態(tài)和社區(qū)認(rèn)可。使用WELSIM的前端，對(duì)自身求解器的品牌形象有提升，獲得更多的社區(qū)關(guān)注度。
4. WELSIM對(duì)用戶與合作者極為友好。用戶與合作者的開發(fā)需求，會(huì)在第一時(shí)間盡力達(dá)成。在使用WELSIM作為前后處理的過程中，如有需要對(duì)軟件進(jìn)行修改的地方，會(huì)迅速立項(xiàng)并完成。
5. WELSIM一個(gè)長(zhǎng)期維護(hù)的CAE軟件產(chǎn)品，不用擔(dān)心WELSIM會(huì)突然消失，無人維護(hù)的情況會(huì)發(fā)生。
6. WELSIM已經(jīng)具備了通用CAE軟件的大量前端功能。可以應(yīng)用于幾乎任何類型的工程仿真分析。同時(shí)能夠快速支持各種新的求解器。
總結(jié)
WELSIM提供了世界領(lǐng)先的工程仿真CAE前后處理器。憑借良好的產(chǎn)品，對(duì)待用戶與合作者極其友好的方式，為仿真社區(qū)不斷做出貢獻(xiàn)。歡迎各類優(yōu)秀的求解器開發(fā)者，使用WELSIM作為前后端處理工具。
文章來源：WELSIM
展開 FEMTransfer_仿真分析有限元CAE模型轉(zhuǎn)換工具軟件
FEMTransfer軟件在航空航天、船舶與海洋工程、海上風(fēng)電等專業(yè)有著重要作用，這些行業(yè)進(jìn)行CAE仿真分析時(shí)對(duì)梁?jiǎn)卧哂蟹浅？量痰囊螅罅簡(jiǎn)卧仨毦哂芯珳?zhǔn)的朝向和偏移量。市面上的全部有限元模型轉(zhuǎn)換軟件都無法做到準(zhǔn)確地保證梁?jiǎn)卧某蚝推屏浚挥斜拒浖Ｗ⒂谠摲较颍椅夜炯夹g(shù)人員自己也常年使用，通過該軟件可以同時(shí)將多款CAE仿真分析軟件的優(yōu)勢(shì)都融合到一起，極大地提高工作效率。另外，F(xiàn)EMTransfer軟件是一款不依賴任何外部插件、完全國(guó)產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純底層算法類軟件，可以針對(duì)性地根據(jù)用戶反饋意見改進(jìn)和定制開發(fā)新功能，打破國(guó)外CAE仿真技術(shù)壟斷。
舉以下幾個(gè)案例，闡明FEMTransfer軟件能帶來的CAE仿真分析工作的革命性效率提高：1）Ansys軟件前處理人機(jī)交互界面并不太友好和高效率，可以通過Patran建立復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型，然后通過本軟件直接導(dǎo)入Ansys軟件進(jìn)行計(jì)算；2）先通過Sesam軟件的Genie模塊，可以非常便捷地一鍵實(shí)現(xiàn)梁?jiǎn)卧某蚝推疲Ｐ侍貏e高，然后通過本軟件直接導(dǎo)入Patran/Ansys/Abaqus軟件，能夠使得建模效率提高至少2-3倍；3）在Ansys中通過命令流可以極其迅速地自動(dòng)建立海上風(fēng)機(jī)的模型，然后通過本軟件可以順利導(dǎo)入Abaqus軟件中，進(jìn)行樁基-巖土這類非線性極強(qiáng)的樁土分析，這樣即可以利用Ansys的命令流極高的工作效率又可以利用Abaqus軟件擅長(zhǎng)的樁土非線性分析。
展開 安世亞太誠(chéng)聘航空、船舶、機(jī)車行業(yè)實(shí)施工程師和行業(yè)專家
任職要求：
1、機(jī)械、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)碩士及以上學(xué)歷
2、10年以上機(jī)車車輛行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)；
3、CAD/CAE實(shí)際工程與項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，熟練使用CAD和CAE工具軟件；
4、具有CAD和CAE二次開發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
5、具有相關(guān)工程與應(yīng)用背景或工作經(jīng)驗(yàn)
6、英語六級(jí)，熟練的讀、寫、聽能力，基本的日常溝通與會(huì)話能力
7、優(yōu)秀的個(gè)人品質(zhì)和素質(zhì)，誠(chéng)實(shí)守信，形象良好，思維敏捷、具有創(chuàng)新精神和意識(shí)；
8、善于溝通，富有團(tuán)隊(duì)精神，能夠承擔(dān)壓力，從容工作。
Moldex3D模流分析之使用CAE一次解決多重工具制造難題
改變了進(jìn)澆位置后，不但原本的噴流現(xiàn)象獲得改善(圖六)，同時(shí)透過流固耦合預(yù)測(cè)，也改善了螺絲起子中的金屬件偏移量，避免工具制造上的許多問題。
圖五 冷縫合線和霧狀表面問題
圖六 改變進(jìn)澆位置后，冷縫合線和霧狀表面獲得改善
Moldex3D協(xié)助完成澆口形狀、尺寸及進(jìn)澆位置優(yōu)化，改善了塑料流動(dòng)行為和流固耦合數(shù)值，史丹利百得DTV團(tuán)隊(duì)得以順利進(jìn)行后續(xù)的CNC樣本測(cè)試、EMC和EMI測(cè)試、可靠度測(cè)試、裝配驗(yàn)證等工作。
結(jié)果
DTV團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是幫助工程師在實(shí)際制造前，預(yù)測(cè)潛在的設(shè)計(jì)和制造問題，而Moldex3D就成了得力助手，不但可模擬塑膠件的生產(chǎn)，還能幫助解決工具制造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)問題，為工程團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造上省下了可觀的成本和時(shí)間。
展開 Moldex3D模流分析之借助CAE工具改善相機(jī)鏡頭外殼真圓度
大綱
要獲得良好的拍照質(zhì)量，光學(xué)相機(jī)鏡頭外殼必須達(dá)到適當(dāng)?shù)某叽缇龋ㄕ鎴A度等。本案例中的相機(jī)鏡頭外殼使用纖維強(qiáng)化材料所制造，其真圓度問題有待改善，必須從檢驗(yàn)各項(xiàng)制程條件變化來著手，因此中原大學(xué)團(tuán)隊(duì)導(dǎo)入Moldex3D來進(jìn)行優(yōu)化制程設(shè)定。首先以Moldex3D進(jìn)行流動(dòng)和纖維分析，接著在翹曲分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的真圓度不佳，此結(jié)果的準(zhǔn)確度也透過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真結(jié)果顯示，提高模溫可改善真圓度；但添加玻璃纖維后， 纖維的排向會(huì)造成產(chǎn)品不均勻收縮，而導(dǎo)致真圓度變差。為了減少纖維對(duì)產(chǎn)品真圓度的影響，中原大學(xué)調(diào)整了纖維添加量、修改流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。最后透過Moldex3D的模擬，找到了較佳的纖維量和流道設(shè)計(jì)，明顯改善了產(chǎn)品真圓度。
挑戰(zhàn)
相機(jī)鏡頭外殼真圓度不佳，會(huì)導(dǎo)致拍照?qǐng)D像變形
玻璃纖維無法如預(yù)期中的提高尺寸精度，反而使真圓度變差
解決方案
以Moldex3D探究制程條件的影響，并據(jù)此修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)以改善真圓度
效益
了解各項(xiàng)制程條件如何影響產(chǎn)品真圓度
透過澆口位置的變更，改善了超過35%的真圓度
案例研究
本案例目的為找到較佳的制程條件組合，以改善相機(jī)鏡頭外殼產(chǎn)品(圖一)的真圓度。在利用Moldex3D優(yōu)化各項(xiàng)制程條件之后，中原大學(xué)團(tuán)隊(duì)必須找出塑料中玻璃纖維的較適合含量。
圖一 本案例產(chǎn)品為相機(jī)鏡頭外殼
使用者可以透過Moldex3D評(píng)估不同的制程條件，達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化，且不須耗費(fèi)過多的人力和成本。本案例中，原本預(yù)期塑料中添加的玻璃纖維能夠幫助降低產(chǎn)品收縮，達(dá)到較佳的真圓度。然而在實(shí)際情況中，添加纖維強(qiáng)化塑料常常無法提高尺寸精度，甚至可能造成反效果。Moldex3D仿真結(jié)果顯示，產(chǎn)品的纖維排向呈現(xiàn)Z軸方向，會(huì)造成體積不均勻收縮，對(duì)真圓度也會(huì)產(chǎn)生不良影響。圖二為Moldex3D
展開 
Moldex3D模流分析之應(yīng)用先進(jìn)CAE工具驗(yàn)證光學(xué)產(chǎn)品翹曲及折射率
效益
加強(qiáng)對(duì)精密射出成型的自由曲面光學(xué)產(chǎn)品之質(zhì)量管控
可視化并量測(cè)出幾何變形結(jié)果
可視化并量測(cè)折射率變化
了解產(chǎn)品表面變形和折射率如何影響前導(dǎo)波變化
案例研究
本案例目標(biāo)為藉由有限元素模型，計(jì)算出自由曲面光學(xué)產(chǎn)品的幾何變形和折射率，進(jìn)而測(cè)量前導(dǎo)波，用于評(píng)估精密射出鏡片的光學(xué)質(zhì)量，同時(shí)比較仿真和實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，以了解CAE技術(shù)對(duì)于光學(xué)產(chǎn)品的仿真準(zhǔn)確度。
Moldex3D以HyperMesh網(wǎng)格建立三維有限元素模型，用來仿真產(chǎn)品變形和折射率分布(圖一)。本產(chǎn)品使用的材料為PMMA Plexiglas V825。Moldex3D可偵測(cè)并呈現(xiàn)產(chǎn)品的表面變形，以及不均勻的折射率分布(圖二)。接下來再以實(shí)際測(cè)量驗(yàn)證，計(jì)算像差。
圖一 以十層六角柱網(wǎng)格建構(gòu)三維網(wǎng)格模型(左)以及流道系統(tǒng)(右)
圖二 精密射出成型之Alvarez鏡片(左)及其表面變形可視化結(jié)果(右)
由于本案例主要目的為驗(yàn)證模擬結(jié)果(圖三及圖四)，因此并未針對(duì)原始設(shè)計(jì)作變更，預(yù)期在往后的研究才會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化此精密射出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
圖三 精密射出成型之Alvarez鏡片表面變形模擬結(jié)果(左)與實(shí)際測(cè)量結(jié)果(右)比較
圖四 精密射出成型之Alvarez鏡片折射率分布模擬結(jié)果(左)與實(shí)際測(cè)量結(jié)果(右)比較
接下來將驗(yàn)證自由曲面鏡片的前導(dǎo)波特征。首先以傳輸干涉儀系統(tǒng)設(shè)定，測(cè)量具有均勻折射率分布的未成型Alvarez鏡片的前導(dǎo)波，并將結(jié)果與名義前導(dǎo)波比較。同時(shí)也將鏡片浸入定折射率液體。若液體之折射率與鏡片表面折射率代表值相符合，則測(cè)量出的波前特征就代表鏡片內(nèi)部的折射率變化；相對(duì)地，若控制的折射率與表面折射率代表值不相符，則測(cè)量出的導(dǎo)前波特征主要就是由表面屈亮度所決定。
展開 可靠性仿真是什么梗？一文讀懂可靠性仿真的方法與應(yīng)用
可靠性仿真是充分利用產(chǎn)品現(xiàn)有的功能/性能模型及相關(guān)CAD工具，以系統(tǒng)功能/性能模型為內(nèi)核，以可靠性模型為外殼，聯(lián)合各專業(yè)CAD工具建立綜合集成環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可靠性與性能一體化建模仿真，支持在設(shè)計(jì)階段開展基于仿真的可靠性設(shè)計(jì)、分析與評(píng)價(jià)。可靠性仿真結(jié)果可以為可靠性與性能的協(xié)同設(shè)計(jì)與分析提供模型與數(shù)據(jù)支持。綜上可知，可靠性仿真技術(shù)對(duì)于解決工程中可靠性設(shè)計(jì)與性能設(shè)計(jì)“兩張皮”問題具有極高的實(shí)用價(jià)值。
當(dāng)然，在可靠性分析時(shí)，很多情況下難以直接建立應(yīng)力、應(yīng)變、位移等與載荷、材料、結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，往往需要借助各種CAE工具，如有限元、多體動(dòng)力學(xué)來進(jìn)行分析，這種情況下反映為功能函數(shù)與基本隨機(jī)變量的關(guān)系是隱式的。
從可靠度計(jì)算的角度分析，模擬法和響應(yīng)面法一般只需要獲得功能函數(shù)在給定樣本點(diǎn)的值，這些值可以借助CAE工具分析獲得，再對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)來計(jì)算可靠度；一次可靠度法不僅需要計(jì)算功能函數(shù)的值，還需要獲得功能函數(shù)關(guān)于隨機(jī)向量的梯度。
利用CAE工具進(jìn)行可靠性仿真計(jì)算，必須解決以下2個(gè)問題：
1、可靠度計(jì)算程序?qū)?em>CAE軟件的封裝和調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)功能函數(shù)值的計(jì)算；
2、梯度的計(jì)算，這可以在獲得功能函數(shù)值的基礎(chǔ)上采用有限差分法計(jì)算。
因此關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)利用CAE工具實(shí)現(xiàn)功能函數(shù)值的計(jì)算。有兩種實(shí)現(xiàn)可靠性仿真計(jì)算的思路：抽樣仿真和迭代仿真，如圖1所示。
展開 Moldex3D系列叢書-學(xué)習(xí)模流分析必備的經(jīng)典教材
各項(xiàng)成型因素都是一門高深學(xué)問
好的塑料制品必須考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具制造、機(jī)臺(tái)性能、材料特性等各項(xiàng)因素的交互影響，并能妥善利用CAE工具，以進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證與成型工藝優(yōu)化。上述的每一項(xiàng)都是一門高深學(xué)問，但又必須在不違背理論架構(gòu)與設(shè)備規(guī)范下，取得最佳的整合結(jié)果。最有效的方法，就是藉由模流分析的計(jì)算機(jī)虛擬試模系統(tǒng)，測(cè)試不同的產(chǎn)品、澆口、流道、水路等設(shè)計(jì)，以及塑料與工藝條件設(shè)定，將最適化的參數(shù)組合作為實(shí)際量產(chǎn)的初始猜值，降低現(xiàn)場(chǎng)試模的時(shí)間、人力、原料、能源成本。
化繁為簡(jiǎn)、循序漸進(jìn)、學(xué)術(shù)并重的模流指南
從數(shù)十年的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)中，Moldex3D了解用戶的成型知識(shí)與軟件操作同等重要，也深知人才培訓(xùn)的困難與重要性，身為世界頂尖的模流軟件，除了持續(xù)精進(jìn)CAE工具的預(yù)測(cè)能力，對(duì)于塑料成型從業(yè)人員的素質(zhì)提升也責(zé)無旁貸。因此，Moldex3D匯整塑料成型理論、案例實(shí)務(wù)及習(xí)題，以系列叢書的方式，提供相關(guān)人士自學(xué)參考或院校開課的教科書。
系列叢書的第一本書“Molding Simulation: Theory and Practice” (ISBN 9781569906194)即與全球知名的塑料加工領(lǐng)域?qū)I(yè)出版社：Hanser Publications合作出版，以深入淺出的方式讓讀者理解成型系統(tǒng)與模流基礎(chǔ)理論，并搭配精選案例解說如何利用CAE協(xié)助設(shè)計(jì)驗(yàn)證與成型創(chuàng)新。除了傳統(tǒng)注塑領(lǐng)域，對(duì)于進(jìn)階制程如共射/雙射成型、氣/液體輔助注塑成型、發(fā)泡注塑成型、粉末注塑成型、樹脂傳遞模塑成型甚至集成電路封裝，本書都多所著墨。透過此書，讀者可以快速學(xué)習(xí)到模流分析對(duì)成型產(chǎn)業(yè)的重要性與實(shí)際應(yīng)用，并利用此一理論平臺(tái)協(xié)助開發(fā)者整合應(yīng)用成型與設(shè)計(jì)知識(shí)。
展開 綜合性的流程自動(dòng)化平臺(tái)工具，實(shí)現(xiàn)CAE仿真前后處理、試驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理的流程自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。
Altair Process Manager是一個(gè)綜合性的流程自動(dòng)化平臺(tái)工具，可以用來實(shí)現(xiàn)CAE仿真前后處理的自動(dòng)化、試驗(yàn)后處理的自動(dòng)化、流程引導(dǎo)和流程集成。是一個(gè)可編程的個(gè)人工作流管理器，可以引導(dǎo)用戶完成整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作流程。Process Manager幫助企業(yè)實(shí)施各種標(biāo)準(zhǔn)化的流程，例如：模型載荷工況的自動(dòng)設(shè)置，與CAD、PDM系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他IT系統(tǒng)和應(yīng)用程序的集成等。
Altair Process Manager通過集成“最佳實(shí)踐”實(shí)現(xiàn)了CAE工作的流水線化，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程中實(shí)現(xiàn)快速的流程自動(dòng)化應(yīng)用程序的開發(fā)和使用。是HyperWorks系列產(chǎn)品之一。其緊密的集成度能夠幫助用戶在熟悉的桌面環(huán)境中有效地創(chuàng)建和運(yùn)行流程自動(dòng)化程序。
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