Altair Multiscale Designer的案例
Altair Multiscale Designer如何重塑先進材料研發范式
Altair Multiscale Designer如何重塑先進材料研發范式
在先進制造領域，材料始終是創新的核心驅動力。從航空航天的輕量化復合材料到海洋工程的耐腐結構材料，再到汽車工業的短纖維增強塑料部件，材料性能的精準把控直接決定產品的安全性、可靠性與經濟性。然而，傳統材料研發模式長期受困于"微觀結構-宏觀性能"的認知斷層，物理測試成本高昂、設計迭代周期漫長、仿真精度不足等痛點，成為制約行業升級的關鍵瓶頸。
作為仿真驅動創新的全球領導者，Altair推出的Multiscale Designer多尺度材料建模與仿真平臺，憑借其對異質材料全尺度行為的精準刻畫能力，徹底打破了這一壁壘。作為深耕Altair產品體系十余年的評測專家，筆者認為，這款產品的核心價值不僅在于技術層面的突破，更在于構建了從材料研發到結構設計的全流程數字化鏈路，推動行業從"經驗驅動"向"模型驅動"的根本性轉變。
專業評測：三大核心優勢重構材料仿真邏輯
在眾多材料仿真工具中，Altair Multiscale Designer的差異化優勢尤為突出，其核心競爭力集中體現在"全尺度覆蓋、高效率建模、強生態集成"三大維度，這也是筆者基于大量工程實踐驗證后得出的核心結論。
首先，全尺度建模能力實現從微觀到宏觀的精準映射。不同于傳統工具僅聚焦單一尺度的局限性，Multiscale Designer構建了微觀（纖維/基體界面）-細觀（單胞結構）-宏觀（部件結構）的完整仿真鏈路。通過內置的參數化單胞庫，可輕松應對連續纖維、短切纖維、編織復合材料、蜂窩芯材等多種異質材料類型，同時支持用戶自定義單胞模型，精準表征材料微觀結構與組分交互行為。這種全尺度覆蓋能力，使得仿真結果能夠真正反映材料的真實性能，避免了傳統宏觀等效模型帶來的精度偏差。
展開 Moldex3D模流分析之史丹利百得應用碳纖維排向應力模擬分析 提升錘釘產品結構強度
挑戰
評估纖維排向對對象強度之影響
判別產品應力集中區域
解決方案
透過Moldex3D FEA界面，史丹利百得團隊將射出成型過程中受流場方向影響的纖維排向結果輸出至Altair Multiscale Designer，再映像到Altair Radioss進行結構分析。
效益
觀察因纖維之非等向性行為而引起的翹曲
找出潛在的應力集中處
優化產品的結構強度
案例研究
如何生產輕量化又能符合成本效益的產品，是制造業共同面臨的挑戰，。要優化產品設計以達到此目標，就必須仰賴塑料材料工程和CAE軟件的協助。然而結構分析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。
史丹利百得團隊利用Moldex3D以及Altair Radioss來分析錘釘外殼的結構強度(圖二)。本產品由含30%碳纖維的PA66所制成，必須要通過300,000次使用壽命試驗。透過兩種分析軟件的整合，可預測出纖維排向對產品強度的影響，并將結果應用于優化產品設計。
圖一 本案例之錘釘產品
圖二 本案例產品設計
首先透過Moldex3D模擬，獲得射出成型模擬結果及纖維排向信息。藉由模擬結果，史丹利百得團隊進行澆口位置評估及確認豎澆道壓力、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，將纖維排向結果之非等向材料特性，輸入至動態結構分析軟件。
圖三 使用Moldex3D評估產品的豎澆道壓力、包封、翹曲和纖維排向
接下來使用等同性材料模型在Radioss進行仿真測試，以測試邊界條件和模型。待模擬完成后，輸出網格以進行后續的Moldex3D纖維排向結果映射。
再來要將Moldex3D的纖維排向結果映射到Radioss網格上。首先將Moldex3D網格輸入至Radioss，便可載入纖維排向結果。
展開 【研討會報名】沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標
Altair Radioss 集成于 Altair 軟件平臺中，與 Altair OptiStruct? 隱式線性優化求解器，Altair AcuSolve? 流體求解器，Altair MotionSolve? 多體動力學求解器，Altair MultiScale Designer? 微觀多尺度優化工具，Altair Inspire Cast 鑄造仿真工具等都具備豐富的接口，實現數據無縫傳遞進行耦合求解計算。
Radioss 已經在汽車碰撞安全、電子家電產品、航空航天、軍工等領域確立領導地位，成為五星級模擬分析軟件。受到歐美軍方、核電企業，以及標致-雪鐵龍、福特、法拉利、三星、LG、史丹利-百得等國際知名企業巨頭，以及東風汽車、東南汽車、海爾、美的等國內知名企業的廣泛認可。
Altair HyperView? 中可視化失效風險度
材料失效的擾動
展開 碳纖維復合材料主要研究、算法分析及軟件工具，及高速計算工作站/集群硬件配置推薦
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與固化分析
微結構建模與多尺度模擬
Digimat-MF/MX, Matlab + UMAT/VUMAT二次開發
微觀復合材料屬性預測與本構實現
優化與AI集成
OptiStruct, Isight, MATLAB/Simulink + Python (TensorFlow/PyTorch)
優化設計、機器學習預測、多目標優化
四、推薦硬件配置（按應用場景）
1.
展開 
行業聚焦丨計算智能和AI如何驅動航空航天產業數字化轉型？
B
先進的仿真與分析技術
復合材料設計
Altair? OptiStruct? 被廣泛用于設計和優化層壓復合材料，提供最佳的鋪層形狀、鋪層數量和鋪層堆疊順序，并且過程遵守復合材料制造限制。Altair? Multiscale Designer? 能夠對使用連續纖維、短切纖維、蜂窩芯材、柵格結構材料等制造的材料和部件進行準確、高效地仿真。
機械仿真
Altair? MotionSolve? 提供多體集成解決方案，能夠分析和改善機械系統性能。MotionSolve? 能夠對動態系統進行仿真，其中包括飛機地面作業（滑行、起飛、降落、剎車和中斷起飛）、起落架收起和齒輪力評估、襟翼機構、飛行控制和飛行動力學、開門機構、直升機設計、衛星控制以及座椅包裝研究。
推進系統開發
Altair? OptiStruct? 提供旋翼動力學解決方案，包括通過復特征值分析確定旋翼效應、模式跟蹤和旋翼能量。此外，還提供了多物理場的非線性和耐久性分析方法，包括對傳熱、螺栓和墊圈建模、超彈性材料和有效接觸點的解決方案。Altair還提供支持電推進設計決策的仿真技術，能夠對熱、機械和電磁性能方面的進行考慮。創建電力電子和控制模型，從而優化整體系統效率。
C
系統交互
多物理場仿真
Altair 提供支持多物理場的軟件，使各種交互式物理模型能夠全面描述系統的機械、電磁和空氣動力學性能。
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