高置信度仿真驗證的案例
探討如何構(gòu)建端到端高置信度驗證體系？
通過大規(guī)模蒙特卡洛仿真，評估系統(tǒng)在這些隨機擾動下的性能表現(xiàn)，并以統(tǒng)計指標(biāo)（如失效概率、置信區(qū)間）來衡量驗證結(jié)果的置信度
04 構(gòu)建持續(xù)迭代的可驗證仿真體系
實現(xiàn)高置信度的自動駕駛仿真并非一蹴而就的技術(shù)集成，而是一個持續(xù)迭代、系統(tǒng)化的工程過程。它要求我們從物理第一性原理出發(fā)，深刻理解每一個環(huán)節(jié)的誤差來源，并為之設(shè)計可量化的驗證指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)化的閉環(huán)驗證流程。
本文提出的“三大挑戰(zhàn)”與“三大技術(shù)路徑”框架，旨在將抽象的“置信度”概念，分解為一系列具體的、可執(zhí)行的工程任務(wù)。通過對傳感器、靜態(tài)場景和動態(tài)場景進(jìn)行分層驗證與模型對齊，我們可以逐步縮小仿真與現(xiàn)實之間的差距，最終構(gòu)建一個物理可信、數(shù)據(jù)可依、工程可用的高置信度仿真驗證體系。只有這樣的體系，才能真正成為加速自動駕駛技術(shù)安全落地、提升研發(fā)效率的核心驅(qū)動力。
基于物理級的傳感器模型、高精度的自研渲染引擎與 GS 場景重建技術(shù)，aiSim 能夠精準(zhǔn)還原真實傳感器輸入和復(fù)雜道路環(huán)境，并通過自適應(yīng)場景泛化能力實現(xiàn)對不同城市、天氣與光照條件的穩(wěn)定遷移。依托這套可驗證的物理一致性框架，aiSim 有效縮小了仿真與現(xiàn)實之間的差距，構(gòu)建了可工程落地的高置信度仿真體系。
展開 利用 Digimat 提升 SMC 部件響應(yīng)的仿真置信度
隨著市場需求的與日俱增，如今可以利用高級 SMC 建模功能來仿真碰撞性能。
SMC 材料標(biāo)簽更多地是指工藝而非等級，并且 SMC 材料與團(tuán)狀模塑料（BMC）材料有著明顯的相似性。該過程包括將一個或多個從原料條切出并多層堆積的裝料放入模腔中，然后閉合模具并迫使材料按照模具覆蓋形狀流動。盡管片狀模塑料（SMC）材料已在汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用了相當(dāng)長的一段時間，最近有將 SMC 應(yīng)用于結(jié)構(gòu)要求更高的部件上的趨勢。
挑戰(zhàn)
部署SMC部件有效且預(yù)測性數(shù)值解決方案的目標(biāo)是為應(yīng)對典型汽車負(fù)載情況（如碰撞）的。達(dá)成該目標(biāo)所面對的主要挑戰(zhàn)包括：
? 必須將一度被業(yè)內(nèi)認(rèn)為可忽略不計的材料各向異性考慮在內(nèi)，以便壓縮安全余量、減輕部件重量。
? 由于微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性（包括纖維/束/切片纏結(jié)），失效萌生和損傷演化的仿真成為最主要的挑戰(zhàn)。
? 在使用多個預(yù)成型體形狀和/或嵌件時，材料流會在特定位置處相遇，從而產(chǎn)生熔接線。由于在交界區(qū)沒有增強相來承載，因此熔接線往往是 SMC 部件中的薄弱環(huán)節(jié)。
解決方案
各向異性
可使用 Moldex3D 來預(yù)測 SMC 部件的微觀結(jié)構(gòu)，其中包括因預(yù)成型體形狀在模具中的流動以及存在焊接線而導(dǎo)致的復(fù)雜性。然后采用 Digimat 技術(shù)來捕捉材料的各向異性，該技術(shù)依靠平均場算法來實現(xiàn)成功預(yù)測。
失效與損傷
新型針對不連續(xù)纖維材料模型的可調(diào)損傷法則可將損傷演化與材料強度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。它基于漸進(jìn)失效模型，通過降低剛度來描述后失效的能量耗散。
熔接線
工藝仿真軟件還可以通過節(jié)點列表來給出熔接線位置。借助 Digimat-MAP，可將該節(jié)點表映射為一個單元集。該單元集的材料卡的強度參數(shù)相對于其他區(qū)域值有所降低，以示焊接線對強度的削弱。
展開 案例分享 | 利用 Digimat 提升 SMC 部件響應(yīng)的仿真置信度
“
如今在 Digimat 的幫助下，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好部署一個工作流，以更高的置信度來仿真 SMC 部件的響應(yīng)；該仿真在論證級別極為接近試驗數(shù)據(jù)的結(jié)果，其中包括剛度、峰值負(fù)載以及負(fù)載下降段位移。
——大型汽車 OEM 廠商
”
背景
盡管長期以來一直認(rèn)為該材料的計算都被考慮為的準(zhǔn)各向同性并得到不錯的結(jié)果，但業(yè)內(nèi)已經(jīng)明顯感覺到，由于制造工藝復(fù)雜，如果不考慮該材料真實的各向異性性質(zhì)，就無法得到最理想的結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著市場需求的與日俱增，如今可以利用高級 SMC 建模功能來仿真碰撞性能。
SMC 材料標(biāo)簽更多地是指工藝而非等級，并且 SMC 材料與團(tuán)狀模塑料（BMC）材料有著明顯的相似性。該過程包括將一個或多個從原料條切出并多層堆積的裝料放入模腔中，然后閉合模具并迫使材料按照模具覆蓋形狀流動。盡管片狀模塑料（SMC）材料已在汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用了相當(dāng)長的一段時間，最近有將 SMC 應(yīng)用于結(jié)構(gòu)要求更高的部件上的趨勢。
挑戰(zhàn)
部署SMC部件有效且預(yù)測性數(shù)值解決方案的目標(biāo)是為應(yīng)對典型汽車負(fù)載情況（如碰撞）的。
展開 邁向智駕高階驗證：康謀高保真HIL仿真解決方案，重塑測試價值
隨著智能駕駛向 L3/L4 高階演進(jìn)，傳感器配置密度激增、場景復(fù)雜度指數(shù)級提升，HIL（硬件在環(huán)）測試面臨核心痛點，如傳統(tǒng)方案仿真保真度不足難以匹配高階智駕感知需求、鏈路復(fù)雜導(dǎo)致升級成本高、邊緣場景覆蓋不全與低延遲傳輸矛盾凸顯、無法支撐高階系統(tǒng)全生命周期測試驗證。
針對現(xiàn)有 HIL 系統(tǒng)升級迭代與新增部署的核心訴求，康謀推出高保真端到端 HIL 仿真測試解決方案，以 aiSim 仿真器為核心，為外企車企、傳統(tǒng)車企、智駕科技公司、Tier1 供應(yīng)商等全產(chǎn)業(yè)鏈客戶，提供低成本、高置信度、高效率的全流程測試支撐，憑借 ISO 26262 ASIL D 認(rèn)證與規(guī)模化落地驗證，成為智駕測試體系升級的優(yōu)選方案。
一、方案架構(gòu)與核心技術(shù)
1、軟件驅(qū)動 HIL 體系重構(gòu)
康謀 HIL 方案基于開放靈活的 XIL 架構(gòu)，構(gòu)建 “高保真場景 - 多模態(tài)傳感器 - 高精度動力學(xué) - ECU 全鏈路交互” 閉環(huán)，核心優(yōu)勢集中于軟件層面的技術(shù)突破與兼容性設(shè)計。
靈活開放的軟件架構(gòu)
?方案以單一高性能計算節(jié)點整合超大規(guī)模場景生成、多傳感器協(xié)同仿真與高精度車輛動力學(xué)建模，創(chuàng)新 “雙模注入路徑” 實現(xiàn)傳感器原始數(shù)據(jù)直傳，有效規(guī)避硬件接口冗余與調(diào)試復(fù)雜度，適配多域控協(xié)同測試需求的同時大幅縮短開發(fā)周期。
在兼容性方面，方案原生支持 ASAM OpenDRIVE/OpenSCENARIO 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可無縫集成 ROS2、TROS、Matlab/Simulink 等主流開發(fā)環(huán)境，適配 Continental、索尼、地平線、英偉達(dá)等多品牌傳感器與高階域控平臺，現(xiàn)有 HIL 系統(tǒng)升級無需重構(gòu)測試流程，實現(xiàn)平滑切換。
展開 
從建模到驗證：如何打造“高可信”仿真模型？
建立可追溯的驗證文檔體系
記錄以下內(nèi)容：
模型構(gòu)建假設(shè)、參數(shù)設(shè)置、計算方法；
所用數(shù)據(jù)集來源、處理方法；
每次迭代驗證的指標(biāo)與結(jié)果對比。
文檔不僅提升透明度，也是后續(xù)優(yōu)化的關(guān)鍵依據(jù)。
六、結(jié)語：未來仿真建模的五大提升方向
面對日益復(fù)雜的系統(tǒng)建模需求，建議從以下五個方向繼續(xù)發(fā)力：
引入AI技術(shù)（如深度學(xué)習(xí)）：處理非線性、海量數(shù)據(jù)建模；
強化多源數(shù)據(jù)融合：提升魯棒性與覆蓋面；
自適應(yīng)建模機制：讓模型自我調(diào)整、自我修正；
發(fā)展云仿真/實時仿真技術(shù)：提升仿真效率與交互性；
推進(jìn)跨學(xué)科協(xié)同建模平臺：整合知識體系，提升集成度。
展開 仿真結(jié)果可信嗎？V&V驗證與確認(rèn)全鏈路技術(shù)解析及高性能計算配置指南
導(dǎo)讀： 豐田、通用用V&V技術(shù)替代了80%以上的真實碰撞試驗；NASA Ares-IX火箭憑借完整的仿真驗證流程，以過去型號1/3的資金完成發(fā)射。在CAE行業(yè)，一個殘酷的現(xiàn)實是：沒有經(jīng)過驗證的仿真模型，沒有任何價值。本文系統(tǒng)拆解仿真驗證與確認(rèn)（Verification & Validation）的核心算法、計算特征、工具鏈，并給出支撐V&V全流程的高性能工作站配置方案。
一、V&V：仿真可信度的唯一通行證
V&V包含兩個本質(zhì)不同的過程：
Verification（驗證）：確保仿真"正確計算"——數(shù)學(xué)方程是否被正確求解？代碼有無Bug？網(wǎng)格夠不夠細(xì)？
Validation（確認(rèn)）：確保仿真"計算正確的東西"——數(shù)值結(jié)果與真實物理世界是否一致？
打個比方：Verification 是檢查計算器本身會不會算錯加減乘除；Validation 則是驗證你按的公式是不是真正反映了物理現(xiàn)象。前者是數(shù)學(xué)問題，后者是物理問題。
在工程實踐中，V&V不是"附加項"，而是"基石"。CATPILLAR、GE等制造企業(yè)的仿真部門，用于V&V驗證的工作量約占總工作時間的 60%，而實際仿真求解僅占 20-30%。
二、V&V 涉及的核心計算與算法
1. 代碼驗證（Code Verification）
在把模型交給物理試驗之前，首先要證明軟件本身是對的。
展開 航空發(fā)動機360度整機數(shù)值模擬——超算助力工業(yè)仿真邁向系統(tǒng)級高保真時代
圖4為整個航空發(fā)動
機馬赫數(shù)和溫度的仿真結(jié)果。結(jié)果顯示了該航空發(fā)動機子午截面上的流速分布，風(fēng)扇、壓氣機和渦輪轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速以及燃燒室內(nèi)的燃燒現(xiàn)象。
圖4 馬赫數(shù)云圖
圖5為整個航空發(fā)動機的壓力和溫度仿真結(jié)果。從結(jié)果中可以看出，通過數(shù)千塊葉片的工作，氣流在壓氣機出口處的壓力最高。高壓氣體在燃燒室與燃料混合，充分燃燒，釋放出巨大的機械能。高壓高能氣體驅(qū)動渦輪做功，氣流經(jīng)過渦輪后，壓力減小，速度增大。
圖5 溫度云圖
最后，圖6為高壓壓氣機第6級轉(zhuǎn)子出口處從根部到葉尖總壓比沿葉高的模擬分布，并與固定傳感器和移動探針的實驗測量值進(jìn)行對比。
圖6 總壓分布對比
結(jié)論
經(jīng)過上述性能與結(jié)果分析，我們認(rèn)為在本次仿真應(yīng)用中實現(xiàn)了高保真模擬，設(shè)計人員可以捕捉部件相互作用造成的復(fù)雜現(xiàn)象，并在設(shè)計的中后期階段對航空發(fā)動機的性能進(jìn)行合理準(zhǔn)確的預(yù)測，從而縮短發(fā)動機研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。
在第18屆中國CAE工程分析技術(shù)年會暨第4屆中國數(shù)字仿真論壇上，本次應(yīng)用斬獲2022數(shù)字仿真科技獎“卓越應(yīng)用獎”。
十四五期間，工業(yè)數(shù)字化將是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主路線。“神工坊”秉持“算力賦能、協(xié)同創(chuàng)新”的理念，爭做“先進(jìn)算力到仿真算能的轉(zhuǎn)換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術(shù)實現(xiàn)跨越發(fā)展，支撐重大裝備研制創(chuàng)新和工業(yè)設(shè)計研發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
完成人 | 徐全勇 任虎 陳建軍等
撰稿 | 高飛
展開 技術(shù)分享︱航空發(fā)動機360度整機數(shù)值模擬——超算助力工業(yè)仿真邁向系統(tǒng)級高保真時代
</p><p class="ql-align-justify"> 在第18屆中國CAE工程分析技術(shù)年會暨第4屆中國數(shù)字仿真論壇上，本次應(yīng)用斬獲2022數(shù)字仿真科技獎“卓越應(yīng)用獎”。
高速互連 | 仿真顯著加速更小型、更快速、功能集成度更高設(shè)備的設(shè)計流程
更小型、更快速、功能集成度更高的未來
Ansys產(chǎn)品系列可幫助McMorrow及其團(tuán)隊在工作中保持技術(shù)領(lǐng)先地位。他表示：“Ansys仿真顯著加速了我們的設(shè)計流程。”
在長達(dá)10年的共贏合作關(guān)系中，Ansys和Samtec通過互連仿真，共同發(fā)掘并解決了工程師工作中的痛點。雙方都積極擁抱合作，以共同創(chuàng)建有利于客戶乃至整個行業(yè)的解決方案。
Burns表示：“由Ansys提供支持的仿真環(huán)境對Samtec的研發(fā)至關(guān)重要。”
隨著對高速數(shù)據(jù)連接的需求不斷增加，技術(shù)領(lǐng)域亟需實現(xiàn)創(chuàng)新和發(fā)展。Samtec正在開拓新技術(shù)來推動組件的發(fā)展，而這些組件對于我們?nèi)粘Ｊ褂玫脑O(shè)備的運行非常關(guān)鍵。通過與Ansys合作，Samtec的業(yè)務(wù)遍布全球，在不斷變化的環(huán)境中提供卓越的客戶服務(wù)和前沿創(chuàng)新。
歡迎進(jìn)一步了解Ansys仿真如何助力最大限度地減少電磁干擾：https://www.ansys.com/zh-cn/applications/emi-emc
相關(guān)閱讀
Ansys 院士私享講堂｜“一天跑完上億自由度”——大規(guī)模裝配-接觸仿真的最新突破
Ansys AI技術(shù)助力Sumitomo Riko，將汽車零部件設(shè)計和制造仿真速度提升10倍以上
新思科技獲最終監(jiān)管批準(zhǔn)，將完成對光學(xué)解決方案部門和Ansys PowerArtist 的計劃剝離
新思科技與臺積電合作實現(xiàn)2D和3D設(shè)計解決方案
精彩不容錯過！| Ansys 2025 全球仿真大會資料現(xiàn)已上線
大賽結(jié)果公布及大會現(xiàn)場展示安排 | “Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽
全方位實時連接Ansys最新動態(tài)
展開 abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
abaqus用riks仿真出的結(jié)果和implicit不中準(zhǔn)靜態(tài)模擬結(jié)果一樣，哪個可信度更高？
