實(shí)時(shí)仿真GPU求解器的案例
報(bào)名 | 探究實(shí)時(shí)仿真GPU求解器加速汽車行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新
想了解最新NVIDIA GPU相關(guān)技術(shù)嗎？
想把握汽車行業(yè)在概念設(shè)計(jì)階段的仿真動向嗎？
想洞察仿真技術(shù)究竟為汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)帶來哪些轉(zhuǎn)變？
敬請關(guān)注11月2日由Ansys與NVIDIA、康明斯聯(lián)合巨獻(xiàn)的【探究實(shí)時(shí)仿真GPU求解器加速汽車行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新】網(wǎng)絡(luò)研討會。
隨著汽車等行業(yè)不斷推出越來越復(fù)雜的產(chǎn)品，這為提高效率和改進(jìn)工藝留下很大空間。傳統(tǒng)的研發(fā)流程中工程師往往在設(shè)計(jì)中后期階段才采用仿真分析，但如果此時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)問題勢必會讓項(xiàng)目開發(fā)周期延長，進(jìn)而難以應(yīng)對激烈的市場競爭，因此在流程中盡早地引入仿真技術(shù)，有助于更迅速地探索和驗(yàn)證設(shè)計(jì)，加快新產(chǎn)品的研發(fā)。
Ansys仿真軟件持續(xù)更新升級，其中就有相當(dāng)一部分都是針對汽車行業(yè)用戶的，目前Ansys在汽車領(lǐng)域已形成非常完備的行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐。如近期Mechanical推出的全新短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析流程等等；而被廣大用戶所熟知的Ansys Discovery更是專門為設(shè)計(jì)工程師開發(fā)的 “實(shí)時(shí)仿真設(shè)計(jì)工具” ，能助力在概念設(shè)計(jì)階段就提供包括幾何建模及清理、結(jié)構(gòu)、模態(tài)、熱及流體（內(nèi)流及外流）以及拓?fù)鋬?yōu)化等一系列設(shè)計(jì)及分析功能。
而當(dāng)Ansys Discovery 融入NVIDIA GPU先進(jìn)的計(jì)算能力將大放異彩，Discovery借助實(shí)時(shí) GPU 求解器提供即時(shí) 3D 設(shè)計(jì)仿真，能夠?qū)崿F(xiàn)交互設(shè)計(jì)探索和快速的產(chǎn)品創(chuàng)新。
展開 報(bào)名 | 探究實(shí)時(shí)仿真GPU求解器加速汽車行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新
而當(dāng)Ansys Discovery 融入NVIDIA GPU先進(jìn)的計(jì)算能力將大放異彩，Discovery借助實(shí)時(shí) GPU 求解器提供即時(shí) 3D 設(shè)計(jì)仿真，能夠?qū)崿F(xiàn)交互設(shè)計(jì)探索和快速的產(chǎn)品創(chuàng)新。不僅讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在產(chǎn)品開發(fā)的早期探索更多設(shè)計(jì)方案，其所帶來的商業(yè)價(jià)值也不可小覷：加快產(chǎn)品開發(fā)、降低成本以及提高產(chǎn)品性能。
11月2日，【探究實(shí)時(shí)仿真GPU求解器加速汽車行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新】網(wǎng)絡(luò)研討會將邀請來自NVIDIA 行業(yè)拓展經(jīng)理茅勇、Ansys高級應(yīng)用工程師鄭偉巍，以及康明斯高級設(shè)計(jì)工程師胡芹共同演繹設(shè)計(jì)工程師如何快速探索概念、執(zhí)行迭代與創(chuàng)新。會議將分享NVIDIA 最新工業(yè)級GPU技術(shù)，其計(jì)算能力如何助力Ansys Discovery這一開創(chuàng)性仿真軟件在汽車行業(yè)應(yīng)用中提高產(chǎn)品性能，也近距離聆聽Discovery在康明斯的實(shí)際應(yīng)用，促進(jìn)設(shè)計(jì)和分析團(tuán)隊(duì)之間實(shí)現(xiàn)更好的溝通。
展開 11/2 探究實(shí)時(shí)仿真GPU求解器加速汽車行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新
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而當(dāng)Ansys Discovery 融入NVIDIA GPU先進(jìn)的計(jì)算能力將大放異彩，Discovery借助實(shí)時(shí) GPU 求解器提供即時(shí) 3D 設(shè)計(jì)仿真，能夠?qū)崿F(xiàn)交互設(shè)計(jì)探索和快速的產(chǎn)品創(chuàng)新。不僅讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在產(chǎn)品開發(fā)的早期探索更多設(shè)計(jì)方案，其所帶來的商業(yè)價(jià)值也不可小覷：加快產(chǎn)品開發(fā)、降低成本以及提高產(chǎn)品性能。
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展開 
一分鐘讀懂航天器供電系統(tǒng)及實(shí)時(shí)仿真解決方案
圖3.1 功率硬件在環(huán)仿真框圖
功率硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的照片如下圖所示，下圖左上方的白色機(jī)箱是實(shí)時(shí)仿真器，它的MCU上實(shí)時(shí)運(yùn)行著航天器主電路的數(shù)學(xué)模型；下方的機(jī)箱是功率接口（北京博電自主開發(fā)的PI系列模塊化功率平臺），右方是替代航天器負(fù)載模型的實(shí)際負(fù)載，它隨著航天器在太空的運(yùn)行狀態(tài)而時(shí)刻改變。實(shí)時(shí)仿真器和實(shí)際負(fù)載通過功率IO物理互聯(lián)。
圖3.2 航天器電力系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真實(shí)物圖
航天器電力系統(tǒng)功率硬件在環(huán)仿真結(jié)果
下圖4.1示波器圖形是采集到的輸入航天器負(fù)載的電流波形，可以看到在航天器負(fù)載變化的情況下，流入負(fù)載真實(shí)電流的情況，該波形與離線仿真波形相吻合。
圖4.1 硬件在環(huán)仿真結(jié)果（輸入電流波形）
下圖4.2示波器圖形是采集到的輸入航天器負(fù)載兩端的電壓波形，可以看到在航天器負(fù)載根據(jù)用戶指定負(fù)載的功率曲線變化的情況下，電源系統(tǒng)控制器算法發(fā)揮作用，使得電壓保持在一定范圍以內(nèi)波動。對比離線仿真結(jié)果，離線仿真結(jié)果過于理想化，該波形更接近真實(shí)情況。
展開 自主水下航行器 (AUV) | 近實(shí)時(shí)仿真與控制助力實(shí)現(xiàn)水下機(jī)動航行
其造價(jià)相對較低，這使得用若干個AUV 進(jìn)行多航行器作業(yè)成為了可能。為了保持 SAM 小巧輕便，瑞典皇家理工學(xué)院為它配備了相對較小的電池組和數(shù)量有限的傳感器。
SAM 的單個推進(jìn)器內(nèi)配有兩個反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳。它還帶有額外的配平子系統(tǒng)，用于改變其浮力和重心位置。因此，盡管SAM 具有敏捷性，但仍動力不足。為此，它需要使用該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的高級控制系統(tǒng)來執(zhí)行精準(zhǔn)的操縱，并充分利用體載傳感器。另外，在開發(fā)這些控制系統(tǒng)的同時(shí)，還需要在其仿真速度與保真度之間進(jìn)行工程權(quán)衡。雖然計(jì)算流體動力學(xué)有助于實(shí)現(xiàn)高度精確的流體流動仿真，但是，完成僅運(yùn)行一個控制算法測試所需的計(jì)算就需要長達(dá)數(shù)天的時(shí)間。相比之下，在 Simulink 中創(chuàng)建的航行器運(yùn)動仿真近乎實(shí)時(shí)運(yùn)行，并且可以十分準(zhǔn)確地用于對定性行為建模，從而能夠在 AUV 上測試控制方法之前，先在仿真中快速驗(yàn)證和優(yōu)化這些方法。
AUV 建模
AUV 建模是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)榱黧w動力學(xué)特性隨流動條件而變化。例如，受紊流的影響，在大迎角下產(chǎn)生的力與小迎角下產(chǎn)生的力大相徑庭。為了解釋這種復(fù)雜性，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了各個AUV 組件的流體動力學(xué)模型，然后使用空氣動力學(xué)建模中常用的方法（即組件組合法），將這些模型組合在了一起。
對于外部組件（或濕組件），如 AUV 的殼體和噴嘴，團(tuán)隊(duì)使用了現(xiàn)有的最佳數(shù)據(jù)，對流體動力學(xué)特性進(jìn)行了建模。這些數(shù)據(jù)以查找表的形式包含在了 Simulink模型中。它們來自于各種數(shù)據(jù)源。例如，對于小迎角，團(tuán)隊(duì)使用了 CFD 仿真中的數(shù)據(jù)。而對于大迎角，則使用了基于 USAF 穩(wěn)定性與操縱性DATCOM 公式的MATLAB 腳本。
展開 Altair軟件陣營新增電場仿真——FieldscaleCharge靜電仿真求解器現(xiàn)已可通過Altair合作伙伴聯(lián)盟獲取
2015年10月21日，Troy（美國密歇根）–Altair今日宣布FieldscalePC已攜其電磁仿真軟件Charge加入Altair合作伙伴聯(lián)盟(APA)。該軟件專用于靜電仿真，也稱為電場仿真。
“能夠加入Altair合作伙伴聯(lián)盟，我們感到十分驕傲。”Fieldscale首席執(zhí)行官YiorgosBontzios說道，“Fieldscale的下一代仿真軟件將助力工程師以更快速度設(shè)計(jì)出更為高效的產(chǎn)品，成為廣大結(jié)果導(dǎo)向型電氣硬件企業(yè)的必備工具。Altair將是這條發(fā)展路線上的強(qiáng)有力盟友，我們會幫助工程師實(shí)現(xiàn)本以為無法完成的仿真作業(yè)。”
工程師可借助Charge分析整個模型的電場情況，而無需進(jìn)行不實(shí)際的簡化。這讓他們可以完成以前無法解決的仿真問題。Charge采用穩(wěn)定可靠的邊界元法，能夠準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的電勢和場強(qiáng)分布。它將仿真過程細(xì)化為五個步驟并在一個簡單易用的環(huán)境中完成，從而提高生產(chǎn)力和效率。其并行算法可在數(shù)分鐘內(nèi)完成以往需要進(jìn)行一整夜計(jì)算的結(jié)果。
“我們熱烈歡迎Fieldscale攜Charge軟件加入APA。”Altair電磁解決方案副總裁UlrichJakobus博士說道，“該工具是一款精確高效、高度并行的求解器，適合用于靜電應(yīng)用。它使Altair高頻電磁產(chǎn)品FEKO更加完備。”
在能源行業(yè)中，工程師可利用Charge設(shè)計(jì)包括電極、開關(guān)、軸襯和絕緣體在內(nèi)的高壓設(shè)備。還可以利用該軟件測試電擊穿和火花放電，從而滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，避免設(shè)備受損。此外，Charge能夠幫助工程師設(shè)計(jì)出更高效、更優(yōu)質(zhì)的避雷系統(tǒng)，保護(hù)建筑、飛機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)農(nóng)場等。
欲了解有關(guān)Fieldscale和Charge的更多信息，請注冊參加將于2015年11月2日上午9點(diǎn)(EST)和下午1點(diǎn)(EST)舉行的產(chǎn)品推介研討會，或訪問Fieldscale的解決方案頁面。
展開 [仿真分享]利用CST的RLC求解器提取IGBT的局部寄生參數(shù)
所以這里我們需要用到CST里面低頻工作室的RLC求解器。
首先建立仿真項(xiàng)目的時(shí)候如圖所示
然后選擇Home-->simulation-->Partial RLC Solver
導(dǎo)入IGBT模型。如圖所示。注意：如果要把IGBT模型的管腳也加入到寄生參數(shù)提取里面，那么管腳的材料不能用PEC，我這邊改成銅了。
邊界條件全部設(shè)置為電壁
選擇Sources and Loads-->RLC Node
小編這邊選擇仿真這個IGBT模塊下橋的其中一個IGBT裸die和反向續(xù)流二極管的寄生參數(shù)，如何建立Node，可以去CST官網(wǎng)公眾號去找方法，寫的很詳細(xì)，沒必要再講一遍。如圖，這些綠色的點(diǎn)就是我建立的Node，分別設(shè)置了IGBT的集電極和柵極這兩路的寄生參數(shù)提取。
在求解器設(shè)置里面設(shè)置pair，代表兩個Node的進(jìn)出關(guān)系，如圖
求解得到：
IGBT上走線，包括綁定線，銅層，引腳的寄生電感和電阻如圖，這里不是任意兩個Node之間的寄生電感和電阻。
寄生電容如圖，這里仿得結(jié)果是任意兩個Node之間的寄生電容。
那么我們的RLC局部寄生參數(shù)的提取，這一小部分的仿真工作就完成了，如果要把整個IGBT的模型的寄生參數(shù)提取出來，那這個工作量是真的不小。沒有辦法只能一個一個來。九層之臺，起于壘土。
文章來源：CST電磁兼容性仿真
展開 Altair SimSolid與其他仿真求解器有哪些區(qū)別
SimSolid是一個結(jié)構(gòu)分析求解器，它在不使用傳統(tǒng)網(wǎng)格的情況下實(shí)現(xiàn)了這種泛化。在SimSolid中，每個部分都由大的通用形狀區(qū)域表示，區(qū)域之間的邊界兼容性近似滿足，并在每次求解過程中進(jìn)行調(diào)整。還可通過p-enrichment或引入特殊的非多項(xiàng)式函數(shù)提升求解精度。自適應(yīng)求解是基于相對局部能量密度變化和區(qū)域邊界上的絕對誤差進(jìn)行的。
SimSolid與其他仿真求解器有哪些區(qū)別呢?
1、SimSolid是一個功能齊全的結(jié)構(gòu)分析求解器，可以在桌面級計(jì)算機(jī)上有效地分析復(fù)雜零件和大型組件。
2、它消除了幾何簡化和網(wǎng)格劃分，其他仿真軟件中最耗時(shí)的兩大任務(wù)。
3、求解既快又準(zhǔn)，有助于在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)有意義的設(shè)計(jì)輸入，而無需高性能計(jì)算機(jī)。
Altair SimSolid大大縮短了前處理、運(yùn)行速度、后處理的流程，讓我們有機(jī)會進(jìn)行大量額外的研究，在早期設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生重大影響。
想了解更多內(nèi)容可以關(guān)注公眾號：衡祖仿真驅(qū)動設(shè)計(jì)
展開 Maxwell穩(wěn)態(tài)磁場求解器仿真實(shí)例一
仿真模擬值FZ=0.57657（+Z方向）。與理論計(jì)算值數(shù)值誤差為3.4% 方向一致。（由于導(dǎo)線處的磁感線并不是完全朝-X，故X，Y方向的安培力分量此處忽略不計(jì)）
更多精彩案例，請關(guān)注公眾號：ANSYS有限元仿真
Abaqus求解器類型應(yīng)該如何選擇 衡祖仿真
Abaqus/Explicit 處理接觸問題和其它非線性的能力使其成為求解許多非線性準(zhǔn)靜態(tài)問題有效工具，如制造過程（如高溫金屬軋制和扳金沖壓）和能量吸收裝置緩慢擠壓過程的模擬。
Abaqus/Explicit 中的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)功能使之能夠模擬大量的材料發(fā)生嚴(yán)重變形的問題，例如金屬成型的問題。聲學(xué)功能提供瞬態(tài)聲固耦合分析，例如潛水艇在沖擊載荷作用下的響應(yīng)分析以及沖擊載荷在水下傳播。聲學(xué)分析的功能與模擬氣泡載荷、流體的空化和有無海床對液體表面的影響等功能有機(jī)結(jié)合。
總結(jié)：
Abaqus/Standard 求解器是一個強(qiáng)大的通用求解器，可用于從靜態(tài)問題到動態(tài)問題的各種分析。而Abaqus/Explicit 求解器是一種更專業(yè)的工具，它特別適用于涉及復(fù)雜接觸的高度不連續(xù)的短期動態(tài)非線性情況，也適用于涉及材料失效和結(jié)構(gòu)剛度突然變化的問題。因此，如果您正在處理靜態(tài)問題，例如尋找桌子腿的應(yīng)力，或平滑動態(tài)問題，隱式求解器很可能是更好的選擇，但如果您正在分析具有大量接觸交互，例如手機(jī)跌落測試或車禍，那么 Explicit 則是更好的選擇。
展開 
Ansoft Maxwell穩(wěn)態(tài)磁場求解器仿真實(shí)例
仿真模擬值FZ=0.57657（+Z方向）。與理論計(jì)算值數(shù)值誤差為3.4% 方向一致。（由于導(dǎo)線處的磁感線并不是完全朝-X，故有X，Y方向的安培力分量 這里忽略不計(jì)）
（更多精品案例，可關(guān)注公眾號：ANSYS有限元仿真）
[仿真分享]利用CST的RLC求解器提取IGBT的局部寄生參數(shù)
本文摘自微信公眾號：CST電磁兼容性仿真
如果對CST電磁兼容性仿真感興趣的朋友可以關(guān)注或者掃描我的微信公眾號二維碼
最近有同學(xué)問小編CST是否可以提取3D模型的局部寄生參數(shù)。其實(shí)CST官方里面寫了好幾篇關(guān)于寄生參數(shù)提取的文章。而且CST的library里面也有相關(guān)案例。正好小編最近也在擺弄IGBT的模型。那么小編今天就來舉個栗子，分享一個利用CST的提取IGBT的局部寄生參數(shù)。
因?yàn)槲覀円崛〉氖蔷植考纳鷧?shù)，所以這里不能用CST的高頻工作室，如果用高頻工作室的S參數(shù)去提取寄生參數(shù)，那么提取的就不是局部的寄生參數(shù)了，而是環(huán)路的寄生參數(shù)。所以這里我們需要用到CST里面低頻工作室的RLC求解器。
首先建立仿真項(xiàng)目的時(shí)候如圖所示
然后選擇Home-->simulation-->Partial RLC Solver
導(dǎo)入IGBT模型。如圖所示。注意：如果要把IGBT模型的管腳也加入到寄生參數(shù)提取里面，那么管腳的材料不能用PEC，我這邊改成銅了。
邊界條件全部設(shè)置為電壁
選擇Sources and Loads-->RLC Node
小編這邊選擇仿真這個IGBT模塊下橋的其中一個IGBT裸die和反向續(xù)流二極管的寄生參數(shù)，如何建立Node，可以去CST官網(wǎng)去找方法，寫的很詳細(xì)，沒必要再講一遍。如圖，這些綠色的點(diǎn)就是我建立的Node，分別設(shè)置了IGBT的集電極和柵極這兩路的寄生參數(shù)提取。
在求解器設(shè)置里面設(shè)置pair，代表兩個Node的進(jìn)出關(guān)系，如圖
求解得到：
IGBT上走線，包括綁定線，銅層，引腳的寄生電感和電阻如圖，這里不是任意兩個Node之間的寄生電感和電阻。
寄生電容如圖，這里仿得結(jié)果是任意兩個Node之間的寄生電容。
展開 從裝載機(jī)到電動車，多學(xué)科求解器平臺如何拓展仿真邊界
多樣本分析-隨機(jī)性研究
? 電熱力實(shí)時(shí)耦合分析能力上線
我們也正在強(qiáng)化電-熱-力的實(shí)時(shí)耦合分析功能：
通電之后會產(chǎn)生焦耳熱，進(jìn)而引起材料熱脹冷縮；
通過熱邊界計(jì)算熱應(yīng)力，再進(jìn)一步算結(jié)構(gòu)響應(yīng)；
還可以做電流路徑優(yōu)化、充電均勻性、能耗優(yōu)化等目標(biāo)。
Radioss：高速動態(tài)與碰撞仿真的專家工具
另一個結(jié)構(gòu)求解器是 Radioss。它是一個非常老牌的求解器，也是 Altair 發(fā)展時(shí)間最長的一個求解器,應(yīng)用領(lǐng)域是高速動態(tài)響應(yīng)，例如：
碰撞仿真；
安全仿真；
動態(tài)載荷沖擊等；
以及一些大變形分析。
目前 Radioss 在行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是在汽車被動安全仿真方面應(yīng)用最多。
它支持從整車碰撞分析，到乘員系統(tǒng)的建模（安全帶、氣囊、假人模型等），并且配合各種法規(guī)進(jìn)行碰撞評分。用戶可以根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速驗(yàn)證，還能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
碰撞大規(guī)模計(jì)算仿真
? 應(yīng)用1、工程機(jī)械仿真：內(nèi)置 ROPS 分析流程
在 Radioss 中，我們還構(gòu)建了工程機(jī)械相關(guān)的分析流程工具箱。比如 ROPS 工具箱，主要是分析工程機(jī)械在滾翻保護(hù)結(jié)構(gòu)下的表現(xiàn)。
用戶只需要選中車體結(jié)構(gòu)，就可以自動加載三種 ROPS 工況：
頂面沖擊；
后部沖擊；
側(cè)面沖擊。
此外還可以自動設(shè)置重力、接觸、加載方向，自動構(gòu)建仿真模型并輸出結(jié)果。
? 應(yīng)用2、消費(fèi)電子仿真：多角度跌落建模工具
在消費(fèi)電子行業(yè)中，Radioss 也得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在電子設(shè)備跌落測試中。
展開 阿毅2017沖壓仿真系列-DynaForm求解器版本的選擇（2017-01）
2016年沒有測試DynaForm的求解器，也米有寫新的LS-DYNA沖壓領(lǐng)域的評測文章；這幾天有空，研究了一下，2016年還在更新的LS-DYNA有 R713 R810 R901系列，當(dāng)然9系列的還在不斷的更新中，新的評測文章已經(jīng)基本寫完，年后會正式放出來，現(xiàn)在只跟大家說一下目前截止到DyaForm 5.9.3（2017年1月份）建議使用的LS-DYNA版本：
如果有重力計(jì)算的的，推薦R712&R901中的任何一個！R8系列的所有版本都有重大問題，強(qiáng)烈不建議使用，R8系列的求解器再很多個版本的DynaFORM中都有內(nèi)置，不熟悉軟件的人一定要檢查一下DynaForm的版本！！！！
拉延計(jì)算的建議版本R712 （速度最快！！！！！！R713也行）
回彈的話用那個版本都一樣！！！
參與評測的主要求解器如下
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