多學科分析的案例
MBSE架構圖：一種集成系統建模與多學科分析的MBSE開發框架
如果可以填補這個空檔，域/多學科工程師可以使用MBSE數據存儲庫獲取所需的設計信息去創建他們的分析模型，并進行分析以支持系統開發。使用此功能，域/多學科工程師可以減少多學科建模和分析活動中由于手工數據轉換和失效信息的使用所導致的常見錯誤和修正工作。
將建模和分析集成的功能彌補了以上缺陷。這種技術方法是將SysML建模工具與過程集成和優化設計框架（Process Integration and Design Optimization，PIDO），如Model Center，進行集成。這種方法的優點是使用PIDO框架提供的通用接口將SysML與各種工程分析工具連接，如CAD / CAE，遺留代碼，數學解算器和電子表格等。此方法具有從系統模型自動生成分析模型，然后執行分析模型的能力。集成的工具套件允許工程師使用現實的分析模型快速評估系統配置并自動檢查需求的一致性。
本方案旨在開發集成的建模和分析功能，它將支持系統工程師和領域/多學科工程師的不同視角。系統工程師主要關注系統架構和系統級的權衡，并不一定對工程分析的細節感興趣。另一方面，領域/多學科工程師負責創建工程分析模型，它可以準確地代表當前設計但不需要理解SysML模型的細節。集成的工具套件使用一種常見的圖形用戶界面，可以從SysML工具(為系統工程師)或者從PIDO框架(領域/多學科工程師)運行，允許工程師用他們熟悉的工具和環境進行工作。它允許設計團隊在整個設計過程中執行連續的設計、分析和權衡研究，并且可以對需求和設計配置的變化做出快速響應。下圖給出了整體方案架構及流程。
展開 基于LS-OPT的整車多學科優化及輕量化優化分析
結論：
整車多學科優化是一個多系統的優化問題，涉及到項目開發周期，現有的軟硬件資源，人力資源等多方面的因素。針對于不同的條件可以選擇不同的多學科優化策略，包括不同學科的工況選擇，設計變量的選擇，優化目標的選擇等等。本案例基于LS-OPT軟件環境，簡單的選擇了幾個基本分析工況，從分析結果來看，多學科優化對于整車性能開發及輕量化優化的效果十分明顯。通過本分析案例，可以為企業建立整車多學科優化分析提供一個參考思路。
模型文件位置：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/10-57vfYhw_qTFOm193pBwg
提取碼：al45
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展開 一種多學科優化軟件本地聯合HPC解決方案
HPC在仿真分析中發揮著重要的作用，足夠的軟硬件資源可以更好地支持項目開發。但通常HPC都是搭建在Linux系統下的，需要在linux系統下配置對應的仿真分析軟件，如lsdyna、nastran、ABAQUS、optistruct、star-ccm+等等。提交計算也是需要開發Windows用戶界面，或者通過其他客戶端工具如PuTTY等。當然還可以通過命令直接提交的方式。
以上針對仿真分析是可以滿足工作需求的，但對于多學科優化工作而言，往往會遇到一些問題。
仿真分析最后的計算通常只需要提交命令進行計算即可。而多學科優化分析往往需要配置優化流程，包括輸入文件解析、輸出文件解析、求解設置，文件傳遞等等設置。這一系列操作往往都是需要在GUI界面下完成。因此，為了順利進行多學科優化分析，也需要將優化軟件配置在HPC系統上，并設置好調用有限元求解器、文件傳遞等等系列問題。
誠然，有些多學科優化軟件是支持配置在HPC系統上的，但這往往需要比較繁瑣的設置，并且門檻較高，需要較為專業的支持（正版軟件的待遇--請支持正版軟件）
。
如果沒有辦法解決這個問題，那么即使有再多核數的HPC，也無法將多學科優化分析的作用發揮出來。
那么，有沒有一種更為簡單的方法，可以讓多學科優化軟件可以同配置調用本地求解器的方式一樣來調用HPC上的求解器來進行多學科聯合仿真優化呢？答案是肯定的。
為了實現上面的目的，需要解決兩個主要問題：一個是在本地調用HPC上的求解器進行求解計算，另一個是文件的上傳和下載。
我這里，開發了不同有限元求解器的接口軟件，包括lsdyna、nastran、ABAQUS和Optistruct。
展開 一種多學科優化軟件本地聯合HPC解決方案
HPC在仿真分析中發揮著重要的作用，足夠的軟硬件資源可以更好地支持項目開發。但通常HPC都是搭建在Linux系統下的，需要在linux系統下配置對應的仿真分析軟件，如lsdyna、nastran、ABAQUS、optistruct、star-ccm+等等。提交計算也是需要開發Windows用戶界面，或者通過其他客戶端工具如PuTTY等。當然還可以通過命令直接提交的方式。
以上針對仿真分析是可以滿足工作需求的，但對于多學科優化工作而言，往往會遇到一些問題。
仿真分析最后的計算通常只需要提交命令進行計算即可。而多學科優化分析往往需要配置優化流程，包括輸入文件解析、輸出文件解析、求解設置，文件傳遞等等設置。這一系列操作往往都是需要在GUI界面下完成。因此，為了順利進行多學科優化分析，也需要將優化軟件配置在HPC系統上，并設置好調用有限元求解器、文件傳遞等等系列問題。
誠然，有些多學科優化軟件是支持配置在HPC系統上的，但這往往需要比較繁瑣的設置，并且門檻較高，需要較為專業的支持（正版軟件的待遇--請支持正版軟件）
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如果沒有辦法解決這個問題，那么即使有再多核數的HPC，也無法將多學科優化分析的作用發揮出來。
那么，有沒有一種更為簡單的方法，可以讓多學科優化軟件可以同配置調用本地求解器的方式一樣來調用HPC上的求解器來進行多學科聯合仿真優化呢？答案是肯定的。
為了實現上面的目的，需要解決兩個主要問題：一個是在本地調用HPC上的求解器進行求解計算，另一個是文件的上傳和下載。
我這里，開發了不同有限元求解器的接口軟件，包括lsdyna、nastran、ABAQUS和Optistruct。
展開 
汽車行業多學科噪聲分析與控制專家論壇
汽車行業多學科噪聲分析與控制專家論壇
邀 請 函
2013年3月18日?上海||2013年3月20日?北京
汽車行業技術日新月異，中國作為全球主要的汽車消費大國，市場對車輛性能的要求也越來越高。而汽車噪聲問題則是其性能和質量的重要指標之一，它直接關乎噪聲對環境的污染度及乘客的舒適度。汽車噪聲問題牽涉多個學科，工程師需要突破傳統的仿真技術來幫助實現虛擬試驗、產品的優化設計、工作流程的改善、仿真流程的自動化以及對知識的管理等。
為了幫助汽車行業相關企業更好地了解國際前沿噪聲分析與控制技術，海基科技將聯合MSC公司于2013年3月18日、2013年3月20日分別在上海、北京召開免費的汽車行業多學科噪聲分析與控制專家論壇。歡迎大家踴躍參與！
MSC系列產品是被當今工業界及學術界公認的技術最先進，產品線最全的CAE分析軟件，尤其在汽車行業獲得了業界廣泛的認可。作為MSC公司的重要合作伙伴，海基科技此次聯合MSC為您帶來了從噪聲分析到結構有限元、多體動力學、仿真流程與仿真數據管理平臺的領先汽車CAE解決方案。本次大會將特別邀請國際計算聲學界權威Jean Louis Migeot教授為您介紹歐盟中長期科研項目關于汽車噪聲的研發計劃并展示汽車工業領域最為關注的難點技術的解決方案。MSC與海基科技資深技術專家也會與您分享汽車行業噪聲分析與控制工程案例。
聆聽國際最先進的技術，與汽車噪聲CAE領域專家面對面深入交流！
我們真誠地歡迎您的光臨！
論壇現場座位有限，請盡早與會務組聯系，確認您的出席。
參會報名方式
如您對此論壇感興趣，請點擊下載報名回執單填寫并發送郵件或電話報名，海基科技公司期待您的蒞臨！
展開 eVTOL飛行器螺旋槳多學科設計分析與優化
工程系統結合了子系統和組件；每個部件都由不同的物理建模，性能評估涵蓋了一系列工程學科，包括：流體動力學、結構、熱學、電磁和許多其他學科。這種組合被稱為多學科設計分析與優化（MDAO）。使用MDAO框架的動機是尋求一種行之有效的方法，以滿足不斷變化和日益復雜的環境的需求。
為什么要在eVTOL飛行器開發中進行多學科設計分析與優化（MDAO）
在過去的十年里，分布式電力推進（DEP）在航空領域的興起為飛行器設計問題增添了一種新的范式。電動垂直起降（eVTOL）飛行器在獨特的多學科環境中工作。這類飛行器的螺旋槳必須在巡航以及垂直和過渡飛行模式下運行。一些設計使用一組電動高升力螺旋槳（HLP）來增加流量，以在低速飛行條件下增加升力，而其他設計可以為垂直或短距起飛和著陸（V/STOL）提供額外的推力。幾個概念旨在實現機身空氣動力學和戰略集成推進器之間的良好相互作用，實現迄今為止無法實現的性能優勢。這些螺旋槳必須結構良好，以應對復雜的飛行器過渡。它們必須保持安靜，以允許飛行器在人口稠密的城市環境中運行，從而完成城市空中機動（UAM）任務。
展開 海基汽車行業多學科噪聲分析與控制專家論壇資料共享
海基科技聯合MSC公司分別于2013年3月18日、3月20日在上海和北京舉辦兩場汽車行業多學科噪聲分析與控制專家論壇。
本次論壇的主講嘉賓比利時皇家科學院主席、歐盟委員會中長期研發框架項目評審專家、比利時布魯塞爾大學教授Jean Louis Migeot和FFT公司Actran高級工程師周澤就噪聲分析與控制方面做了以下介紹：（1）聲學模擬及其在汽車噪聲開發中應用；（2）動力總成開發工程案例；（3）進排氣系統開發工程案例；（4）油箱噪聲、輪胎噪聲開發工程案例；（5）空調噪聲開發工程案例；（6）車外風噪聲開發工程案例；（7）車身內飾開發工程案例等內容。
海基科技特將此次論壇的資料來和大家分享，這些資料都非常難得，希望對各位有幫助！
01_AutoNVH_Simulation_Actran.pdf
展開 基于SFE全參數化副車架多學科優化設計
3.2 模態分析
副車架采用自由模態分析，校核第一階模態。
3.3 動剛度分析
本例中副車架共考察6個接附點動剛度。具體多學科優化分析時需要考察哪些安裝點的動剛度值，需要根據變量位置進行評估，當然如果不確定是否有影響，可以把所有安裝點的動剛度作為多學科優化時考察的性能。
3.4 疲勞性能
副車架疲勞分析可以進行基于道路譜載荷或臺架載荷。疲勞性能可以作為校核性能，不在多學科優化時考慮。（當然亦可以在多學科優化時考慮疲勞性能，具體方法如車輪多學科系列文章所述）。本例中多學科優化時不考慮疲勞分析。疲勞分析作為校核工況在進行分析。
四。SFE全參數化模型
SFE可參對象包括：InfluencePoints(IP點)：包括基點/輔助點的空間坐標；線上點的曲線特征參數。Lines(線)：切角。BaseSections(基礎截面)：截面點的坐標；片段切角。LocalSections(局部截面)：沿基線的曲線特征參數；沿三軸的轉動；沿三個方向的移動；面內兩方向的縮放。PID/MAT(屬性/材料)：殼單元厚度，材料屬性。
通過對以上對象進行參數化，可以優化截面形狀，梁系位置\形狀，關鍵接頭尺寸，部件厚度，材料等。
本例中對副車架前橫梁直徑、中間橫梁直徑、連接板寬度、前支架厚度、后支架厚度、連接板厚度、中間橫梁厚度等創建7個參數。
需要注意的是，本例模態分析、動剛度分析使用的求解器是optistruct，強度分析使用的求解器是ABAQUS。因此在SFE后臺導出FE模型需要同時導出.nas模型和.inp模型。這個需要在.con文件中直接修改即可。
五。
展開 modeFRONTIER在Airworks工程公司中：讓多學科協作變得更容易
鑒于其輸出性能評估的復雜性，有必要進行多學科分析，這又需要不同等級的個人專業知識以及計算資源。Airworks，一家機械工程領域的多學科公司，通過優化風電電機組轉子的整體裝配，在將風能轉換成電能時得到了更高的效率。
挑戰
在風力發電機組的工程中，來自不同組織的CAD（計算機輔助設計）專家和CFD（計算流體動力學）專家共同合作進行復雜的設計方案，需要有效的共享各種信息資源。里雅斯特大學的工程師準備了參數化CAD模型，建立了CFD仿真模型，Airworks的人員進行風力轉子葉片的氣動性能計算，隨后用modeFRONTIER這個多學科優化平臺進行優化分析。
這樣的合作需要一個共同的平臺來共享快速產生的結果，Esteco企業套件，基于網絡的由modeFRONTIER和SOMO組成的套裝，一個Esteco新的協作框架，可以幫助組織間仿真流程的無縫執行。
解決方案
借助于ESTECO企業套件（EES），仿真工作流中的每個合作伙伴都能夠為項目提供自己高水平的合作。CAD專家生成葉片幾何，提供參數化模型的CAD解決方案，用于更新其幾何形狀；CFD專家建立氣動仿真模型，利用幾何來對轉子的氣動性能進行評價。這兩個模擬工作流程都可以在共享存儲庫中供合作伙伴調用。然后風電機組專家可以將其性能評價軟件集成到一個自動化的多學科工作流程當中。最后，他可以用整個工作流程來評估系統的功效，并在環境條件的整個范圍內對其進行優化。
“在整個過程中，通過ESTECO企業套件，仿真數據和工程知識得到了有效的管理和共享，從而加速了過程，節約了資源。”
展開 MSC重磅出擊,推出真正的多學科仿真引擎MD Nastran
ADAMS分析汽車在顛簸的路面上，不平整的路面如何引起噪聲和車輛的振動。 MD Nastran能夠把ADAMS的模型以數學表述的形式和Nastran的NVH模型完全集成到一起，工程師使用一個模型仿真車內的噪聲，同時集成到真實的顛簸路況的NVH研究中。NVH仿真生成的載荷又作為后續的碰撞分析。
在另外一個MD Nastran多學科耦合的例子中，汽車工程師在運行ADAMS分析懸架系統的同時，可以把懸架的數據作為有限元分析模型的一部分，通過Nastran評估A臂的壽命。
結論
生產商需要對開發的部件和裝配體進行多學科的細致分析以繼續滿足客戶的高需求。MD Nastran廣泛的多學科仿真功能允許制造行業的用戶可以準確分析一系列的多學科耦合問題，對產品的性能有一個準確的預測。另外，MD Nastran利用64位處理器通過多學科耦合功能，分析數百萬個自由度的部件和裝配體模型，既準確又快速。MD Nastran的強大功能使得用戶距離將來的虛擬產品開發環境更進一步
展開 多目標多學科優化--Isight軟件概述
在多學科優化語言MDOL支持下，接受用戶界面輸入，通過相應的過程集成服務、問題描述服務、可視化和數據分析服務、后處理服務以及數據庫服務，以MDOL為核心，借助系統通信層協議，與仿真引擎、設計學習引擎、規則引擎、應用程序接口以及第三方軟件工具進行通信。形成一個整體的、可配置的軟件平臺，適應于工程系統的優化設計和綜合系統分析，為產品的設計優化和多學科設計分析提供了基礎。
仿真分析流程
MD Nastran唯一全面的多學科仿真方案
無論是線性、非線性、運動、計算流體力學（ＣＦＤ），還是顯示動力學，MD Nastran都能夠讓多種學科一起工作，從而準確地、適時地在多學科之間提供正確的工程和力學反饋。
高性能計算
MD Nastran進行了算法優化以充分利用并行和64位計算結構的革新帶來的好處，以便于快速地得到極其復雜工程問題的準確結果。優化了在64位超級計算環境中的運行性能后，MD Nastran既可以做簡單的應力分析，也能夠做數百萬自由度的極其復雜的瞬態非線性分析。
廣泛的分析能力
MD Nastran支持多個關鍵工程學科和相應的高性能分析，包括：
線性和非線性靜力；
振動特性；
線性和非線性動力學；
穩態和瞬態熱力學；
線性和非線性屈曲；
設計優化和靈敏度；
拓撲優化；
轉子動力學；
氣動彈性；
聲學；
并行能力（SMP和DMP）；
動力設計分析方法(DDAM)；
包含接觸的隱式非線性；
顯式非線性的跌落和碰撞；
直接矩陣提取編程(DMAP)；
高級連接和裝配；
展開 一文了解基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
這要求電機設計必須兼顧電磁性能、溫升性能以及機械設計等方面的多物理場性能，同時還要考慮電機的成本、研發周期等因素，如何在最短的時間內將一款高性能、低成本的電機產品推向市場是目前各大電機廠商面對的難題。
現代電機設計是一個典型的多學科、強耦合、多變量、非線性的問題，在其中多學科分析和優化設計扮演了非常重要的角色。電機設計工作的特點要求設計工具需要具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業的前、后處理功能
電磁和熱的耦合分析必須快速高效以滿足產品研發周期的需求
電機機械強度的分析需要在電磁設計階段同時進行，以減少設計迭代
將同時具有以上特征的設計工具與優化工具相結合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機械性能，在電機設計初期獲得較好的設計方案，為后面的精確分析與優化奠定基礎。
Ansys解決方案：
Ansys Motor-CAD 集成了電磁場有限元法、磁路法、熱路法、結構有限元法，20 年積累的豐富電磁熱計算經驗數據，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機電磁與熱計算的效率。借助Motor-CAD與optiSLang，電機工程師可以在概念設計階段快速評估設計參數對電磁、熱、機械強度的綜合影響，在最短時間內給出電機最佳初始設計方案，另外借助Motor-CAD與Maxwell、Twin Builder之間的軟件接口，工程師可進一步對初始設計方案進行電磁場高精度分析、系統級場路協同仿真分析。
展開 多學科統一的多體動力學建模方法
在現代的機電系統中，例如機器人、機械臂、車輛等，是多學科相互作用、相互交叉的，包括機械、電學、液壓、熱學等學科，如何分析這些系統的動力學耦合特性就顯得特別有意義，如果以單個學科的角度或以局部組件為對象進行分析，雖然很多局部的細節考慮到，而各個系統間的相互作用卻被簡化了，相反的如果從整個系統的角度，彼此之間的交互作用卻是十分重要的，也是十分突出的。在多學科多體系統動力學的分析中，應該包括建模和分析，即建立的動力學方程和利用數值方法進行求解，最后形成了仿真分析，如下圖所示
在多學科耦合系統動力學建模和分析的方法也很多，包括線狀圖法（Linear graph）、鍵合圖法（Bond graph）、圖論（Graph theories）、“等效”方法。
線狀圖方法是數學的一個分支，主要研究系統拓撲學，由L.Euler在18世紀左右提出，在20世紀擴展到物理建模中。鍵合圖法在1959年由H.M.Paynterti提出，是以能量守恒原理為基礎，以勢、流、變位和動量四個廣義變量表示各個物理參數，具有因果關系，但是多適用于平面模型建模，在三維多體系統中較為復雜，還有待發展，鍵合圖如圖圖所示。
一些學者在線狀圖和鍵合圖的基礎上提出了圖論的多體建模方法。其中Waterloo大學的John.McPhee教授利用圖論方法建立機電耦合系統的動力學方程提出較具體的方法。
下面介紹屬于“等效”的方法。采用虛功原理建立多學科的系統動力學方程，這種方法依賴于選擇獨立的廣義坐標，能夠描述系統的配置。通過對多個學科的物理量的等效對應關系，便可以依據多體動力學方法進行建模求解。
展開 多學科協同仿真管理平臺SDMan
多學科協同仿真管理平臺SDMan針對多學科多專業的計算機仿真數據進行結構化管理、對仿真流程進行規范化管理、對仿真工具進行集成管理，實現多學科仿真過程的協同管理。平臺通過仿真流程管理功能實現多學科仿真任務的策劃，分配仿真任務給各學科的專業分析人員，實現任務之間的仿真數據傳遞。通過仿真流程模板可定義多學科耦合的仿真流程，支持串行、并行等流程執行方式。通過數據管理功能實現仿真過程數據的存儲、檢索、數據譜系和多方案多工況的對比。實現管理者、專業分析人員之間的多學科仿真任務協同和數據協同。
平臺提供基于B/S（瀏覽器/服務器）架構的Web訪問，以及基于C/S（客戶端/服務器）架構的本地客戶端訪問。Web訪問方式方便管理者通過瀏覽器對仿真項目的管理、仿真任務的策劃、資源的調配、仿真過程的監控、仿真文件的查看等。本地客戶端方式貼合仿真分析工程師的日常工作環境，可在客戶端集成仿真環境中調用封裝的工具軟件、執行仿真任務、上傳仿真結果等工作。
功能特色
功能特色
多學科協同仿真管理平臺核心的功能模塊包括仿真流程管理、仿真數據管理以及仿真工具集成，同時平臺具備仿真知識管理功能，用于管理仿真規范、仿真模板、仿真材料等，平臺可集成高算資源，仿真流程中的仿真求解任務可提交到高算平臺上。平臺具備完善的權限管理配置功能，滿足三員管理及保密功能。
多學科協同仿真管理平臺的核心功能模塊見下圖。
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