Altair Multiscale Designer
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-19
Altair Multiscale Designer的實(shí)例教程
Altair Multiscale Designer如何重塑先進(jìn)材料研發(fā)范式
在先進(jìn)制造領(lǐng)域，材料始終是創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力。從航空航天的輕量化復(fù)合材料到海洋工程的耐腐結(jié)構(gòu)材料，再到汽車工業(yè)的短纖維增強(qiáng)塑料部件，材料性能的精準(zhǔn)把控直接決定產(chǎn)品的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。然而，傳統(tǒng)材料研發(fā)模式長(zhǎng)期受困于"微觀結(jié)構(gòu)-宏觀性能"的認(rèn)知斷層，物理測(cè)試成本高昂、設(shè)計(jì)迭代周期漫長(zhǎng)、仿真精度不足等痛點(diǎn)，成為制約行業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵瓶頸。
作為仿真驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的全球領(lǐng)導(dǎo)者，Altair推出的Multiscale Designer多尺度材料建模與仿真平臺(tái)，憑借其對(duì)異質(zhì)材料全尺度行為的精準(zhǔn)刻畫能力，徹底打破了這一壁壘。作為深耕Altair產(chǎn)品體系十余年的評(píng)測(cè)專家，筆者認(rèn)為，這款產(chǎn)品的核心價(jià)值不僅在于技術(shù)層面的突破，更在于構(gòu)建了從材料研發(fā)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全流程數(shù)字化鏈路，推動(dòng)行業(yè)從"經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)"向"模型驅(qū)動(dòng)"的根本性轉(zhuǎn)變。
專業(yè)評(píng)測(cè)：三大核心優(yōu)勢(shì)重構(gòu)材料仿真邏輯
在眾多材料仿真工具中，Altair Multiscale Designer的差異化優(yōu)勢(shì)尤為突出，其核心競(jìng)爭(zhēng)力集中體現(xiàn)在"全尺度覆蓋、高效率建模、強(qiáng)生態(tài)集成"三大維度，這也是筆者基于大量工程實(shí)踐驗(yàn)證后得出的核心結(jié)論。
首先，全尺度建模能力實(shí)現(xiàn)從微觀到宏觀的精準(zhǔn)映射。不同于傳統(tǒng)工具僅聚焦單一尺度的局限性，Multiscale Designer構(gòu)建了微觀（纖維/基體界面）-細(xì)觀（單胞結(jié)構(gòu)）-宏觀（部件結(jié)構(gòu)）的完整仿真鏈路。通過內(nèi)置的參數(shù)化單胞庫，可輕松應(yīng)對(duì)連續(xù)纖維、短切纖維、編織復(fù)合材料、蜂窩芯材等多種異質(zhì)材料類型，同時(shí)支持用戶自定義單胞模型，精準(zhǔn)表征材料微觀結(jié)構(gòu)與組分交互行為。這種全尺度覆蓋能力，使得仿真結(jié)果能夠真正反映材料的真實(shí)性能，避免了傳統(tǒng)宏觀等效模型帶來的精度偏差。
展開 挑戰(zhàn)
評(píng)估纖維排向?qū)?duì)象強(qiáng)度之影響
判別產(chǎn)品應(yīng)力集中區(qū)域
解決方案
透過Moldex3D FEA界面，史丹利百得團(tuán)隊(duì)將射出成型過程中受流場(chǎng)方向影響的纖維排向結(jié)果輸出至Altair Multiscale Designer，再映像到Altair Radioss進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
效益
觀察因纖維之非等向性行為而引起的翹曲
找出潛在的應(yīng)力集中處
優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
案例研究
如何生產(chǎn)輕量化又能符合成本效益的產(chǎn)品，是制造業(yè)共同面臨的挑戰(zhàn)，。要優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)以達(dá)到此目標(biāo)，就必須仰賴塑料材料工程和CAE軟件的協(xié)助。然而結(jié)構(gòu)分析CAE軟件在支持塑料射出材料的非等向特性上，還是有一定的難度。
史丹利百得團(tuán)隊(duì)利用Moldex3D以及Altair Radioss來分析錘釘外殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(圖二)。本產(chǎn)品由含30%碳纖維的PA66所制成，必須要通過300,000次使用壽命試驗(yàn)。透過兩種分析軟件的整合，可預(yù)測(cè)出纖維排向?qū)Ξa(chǎn)品強(qiáng)度的影響，并將結(jié)果應(yīng)用于優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
圖一 本案例之錘釘產(chǎn)品
圖二 本案例產(chǎn)品設(shè)計(jì)
首先透過Moldex3D模擬，獲得射出成型模擬結(jié)果及纖維排向信息。藉由模擬結(jié)果，史丹利百得團(tuán)隊(duì)進(jìn)行澆口位置評(píng)估及確認(rèn)豎澆道壓力、包封和翹曲都能符合要求(圖三)。更重要的是，透過Moldex3D FEA接口功能，將纖維排向結(jié)果之非等向材料特性，輸入至動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析軟件。
圖三 使用Moldex3D評(píng)估產(chǎn)品的豎澆道壓力、包封、翹曲和纖維排向
接下來使用等同性材料模型在Radioss進(jìn)行仿真測(cè)試，以測(cè)試邊界條件和模型。待模擬完成后，輸出網(wǎng)格以進(jìn)行后續(xù)的Moldex3D纖維排向結(jié)果映射。
再來要將Moldex3D的纖維排向結(jié)果映射到Radioss網(wǎng)格上。首先將Moldex3D網(wǎng)格輸入至Radioss，便可載入纖維排向結(jié)果。
展開 Altair Radioss 集成于 Altair 軟件平臺(tái)中，與 Altair OptiStruct? 隱式線性優(yōu)化求解器，Altair AcuSolve? 流體求解器，Altair MotionSolve? 多體動(dòng)力學(xué)求解器，Altair MultiScale Designer? 微觀多尺度優(yōu)化工具，Altair Inspire Cast 鑄造仿真工具等都具備豐富的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫傳遞進(jìn)行耦合求解計(jì)算。
Radioss 已經(jīng)在汽車碰撞安全、電子家電產(chǎn)品、航空航天、軍工等領(lǐng)域確立領(lǐng)導(dǎo)地位，成為五星級(jí)模擬分析軟件。受到歐美軍方、核電企業(yè)，以及標(biāo)致-雪鐵龍、福特、法拉利、三星、LG、史丹利-百得等國(guó)際知名企業(yè)巨頭，以及東風(fēng)汽車、東南汽車、海爾、美的等國(guó)內(nèi)知名企業(yè)的廣泛認(rèn)可。
Altair HyperView? 中可視化失效風(fēng)險(xiǎn)度
材料失效的擾動(dòng)
展開 Multiscale Designer
固化、熱-流-力耦合、RTM模擬
工藝過程模擬
PAM-RTM, Moldex3D, RTM-Worx
樹脂傳遞模塑工藝流動(dòng)與固化分析
微結(jié)構(gòu)建模與多尺度模擬
Digimat-MF/MX, Matlab + UMAT/VUMAT二次開發(fā)
微觀復(fù)合材料屬性預(yù)測(cè)與本構(gòu)實(shí)現(xiàn)
優(yōu)化與AI集成
OptiStruct, Isight, MATLAB/Simulink + Python (TensorFlow/PyTorch)
優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、多目標(biāo)優(yōu)化
四、推薦硬件配置（按應(yīng)用場(chǎng)景）
1.
展開 B
先進(jìn)的仿真與分析技術(shù)
復(fù)合材料設(shè)計(jì)
Altair? OptiStruct? 被廣泛用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化層壓復(fù)合材料，提供最佳的鋪層形狀、鋪層數(shù)量和鋪層堆疊順序，并且過程遵守復(fù)合材料制造限制。Altair? Multiscale Designer? 能夠?qū)κ褂眠B續(xù)纖維、短切纖維、蜂窩芯材、柵格結(jié)構(gòu)材料等制造的材料和部件進(jìn)行準(zhǔn)確、高效地仿真。
機(jī)械仿真
Altair? MotionSolve? 提供多體集成解決方案，能夠分析和改善機(jī)械系統(tǒng)性能。MotionSolve? 能夠?qū)?dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其中包括飛機(jī)地面作業(yè)（滑行、起飛、降落、剎車和中斷起飛）、起落架收起和齒輪力評(píng)估、襟翼機(jī)構(gòu)、飛行控制和飛行動(dòng)力學(xué)、開門機(jī)構(gòu)、直升機(jī)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星控制以及座椅包裝研究。
推進(jìn)系統(tǒng)開發(fā)
Altair? OptiStruct? 提供旋翼動(dòng)力學(xué)解決方案，包括通過復(fù)特征值分析確定旋翼效應(yīng)、模式跟蹤和旋翼能量。此外，還提供了多物理場(chǎng)的非線性和耐久性分析方法，包括對(duì)傳熱、螺栓和墊圈建模、超彈性材料和有效接觸點(diǎn)的解決方案。Altair還提供支持電推進(jìn)設(shè)計(jì)決策的仿真技術(shù)，能夠?qū)帷C(jī)械和電磁性能方面的進(jìn)行考慮。創(chuàng)建電力電子和控制模型，從而優(yōu)化整體系統(tǒng)效率。
C
系統(tǒng)交互
多物理場(chǎng)仿真
Altair 提供支持多物理場(chǎng)的軟件，使各種交互式物理模型能夠全面描述系統(tǒng)的機(jī)械、電磁和空氣動(dòng)力學(xué)性能。
展開 
Altair Multiscale Designer的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
Altair Multiscale Designer的最新內(nèi)容
Altair Multiscale Designer如何重塑先進(jìn)材料研發(fā)范式
在先進(jìn)制造領(lǐng)域，材料始終是創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力。從航空航天的輕量化復(fù)合材料到海洋工程的耐腐結(jié)構(gòu)材料，再到汽車工業(yè)的短纖維增強(qiáng)塑料部件，材料性能的精準(zhǔn)把控直接決定產(chǎn)品的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
Multiscale Designer
固化、熱-流-力耦合、RTM模擬
工藝過程模擬
PAM-RTM, Moldex3D, RTM-Worx
樹脂傳遞模塑工藝流動(dòng)與固化分析
微結(jié)構(gòu)建模與多尺度模擬
Digimat-MF/MX, Matlab
Altair? Multiscale Designer? 能夠?qū)κ褂眠B續(xù)纖維、短切纖維、蜂窩芯材、柵格結(jié)構(gòu)材料等制造的材料和部件進(jìn)行準(zhǔn)確、高效地仿真。
機(jī)械仿真
Altair? MotionSolve? 提供多體集成解決方案，能夠分析和改善機(jī)械系統(tǒng)性能。
挑戰(zhàn)
評(píng)估纖維排向?qū)?duì)象強(qiáng)度之影響
判別產(chǎn)品應(yīng)力集中區(qū)域
解決方案
透過Moldex3D FEA界面，史丹利百得團(tuán)隊(duì)將射出成型過程中受流場(chǎng)方向影響的纖維排向結(jié)果輸出至Altair Multiscale Designer，再映像到Altair Radioss進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
Altair Radioss 集成于 Altair 軟件平臺(tái)中，與 Altair OptiStruct? 隱式線性優(yōu)化求解器，Altair AcuSolve? 流體求解器，Altair MotionSolve? 多體動(dòng)力學(xué)求解器，Altair MultiScale Designer? 微觀多尺度優(yōu)化工具，Altair Inspire Cast 鑄造仿真工具等都具備豐富的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫傳遞進(jìn)行耦合求解計(jì)算
