多學科聯合仿真的案例
自我介紹篇—多學科聯合仿真智創團隊
我們是：多學科聯合仿真-智創團隊，是由不同學科領域的專家和研究人員組成的團隊。總之，我們是一群愛創新、有技術、懂專業的青年人。
我們想做：專注于自研程序、主流CAD、CAE工具軟件的集成封裝，搭建面向不同行業、不同專業的復雜研發流程，實現自動化執行，完成多學科聯合仿真設計及優化。致力于利用仿真技術來解決復雜的問題和挑戰，通過整合多個學科的知識和技能，利用計算機仿真和模擬技術來模擬和分析各種系統、過程或現象。
歡迎感興趣的朋友，一起交流探討哦~~
群號：295676052，AMESim&Virtual_lab等多學科聯合仿真群
群號：295676052，AMESim&Virtual_lab等多學科聯合仿真群，有意者可以加群討論聯合仿真的液壓問題，謝謝
提高復雜機電系統的研發效率—多學科建模與聯合仿真
而采用實驗的方法對產品進行研究則需要物理樣機，一方面所需投入較多、時間周期較長，另一方面，當發現樣機在某些功能和性能層面無法滿足要求時，進行更改的成本非常高。即使這些問題都能夠解決，實驗方法還要面對某些工況下實驗帶來的危險和破壞、實驗環境不一致、實驗結果的離散性等諸多問題。此種情況下，基于計算機技術，借助于專業的軟件，通過數字化建模仿真的方式對產品的方案進行驗證和優化，可以顯著縮短研發周期、降低研發成本、完善產品質量，提高產品的市場競爭力。另外，產品部件之間的耦合關系越來越緊密，多數功能需要各部分緊密配合才能實現，因此系統級建模尤為重要。
機-電-液-控一體化的高速發展使得由單一領域部件構成的產品越來越少，取而代之的是綜合利用機械、電、磁、液壓和控制等諸多領域研究成果、涉及多個學科的產品，而多數情況下，產品的研發又需要多個部門配合工作，當對產品功能進行仿真驗證時，把各部分模型進行集成，獲得各部分模型之間的耦合關系，且保證仿真過程中各部分模型之間能夠進行高效的數據交互。所以，在系統級多學科建模之后，還需要進行聯合仿真。
以飛機機電系統的機電綜合為例，在機電綜合的背景下，在功能、能量、控制和物理的層面，燃油、環控、液壓、電氣系統之間的管理越來越緊密。例如在綜合能量管理系統中，為實現能量高效利用的目的，環控、燃油、滑油、液壓、電氣、發動機等系統協調工作。在多電飛機架構中，通過供-配-用電網絡，機電系統之間的聯系變得更為緊密。
飛機綜合能量管理系統
飛機機電系統涉及電、磁、熱、機械、液壓、流體、控制等多個學科，且每個機電子系統都涉及多個學科，這種特點使得系統級建模必然涉及多個學科的聯合仿真。
展開 一種多學科優化軟件本地聯合HPC解決方案
用于多學科優化分析計算：使用這些軟件接口可以直接在本地機上使用多學科優化軟件進行聯合優化仿真配置，就像調用本地求解器一樣。
以上軟件接口解決了優化軟件無法調用HPC求解器進行聯合仿真的問題，將多學科優化手段與HPC硬件進行完美結合，更好地發揮多學科優化的作用。
以下是這些接口在不同優化軟件中的使用設置方法：
Isight
LSOPT
Optimus
modefrontier
Heeds
HPC上沒給你配置Isight、optimus、heeds、modefrontier、lsopt、hyperstudy？這下好了，你沒有借口不繼續干活了。
以上只是舉個簡單的例子，具體調用HPC求解器的命令還需要結合實際情況進行設置即可。比如后面是否需要添加額外的參數。
展開 
Dymola多學科系統仿真平臺
多學科聯合仿真與多軟件協同仿真
熱流體、動力學、電氣、液壓、控制多學科模型集成與聯合仿真；
不同軟件的模型可以采用FMU、C代碼等形式集成進來進行聯合仿真；
FMI/FMU支持范圍廣，支持超過100種軟件的FMU格式。
控制算法MIL/HIL測試驗證
組件定制化開發，定制化被控模型，基于動態行為的控制算法驗證；
快速仿真，控制參數批量仿真DOE尋優，仿真效率提升達50%；
虛擬標定與虛擬路試，高精度建模支撐對算法中參數的標定、控制策略的修改；
HIL測試，快速的模型仿真以及主導的特有的INLINE INTEGRATION方程處理方式和多核計算能力符合復雜系統的實時仿真要求。
結合CatiaMagic進行MBSE協同設計
基于場景的需求驗證；
能耗、重量、價格、性能等多方案權衡分析，多性能指標目標優化；
時序動態行為分析；
模型與需求關聯以及模型追溯。
展開 一種多學科優化軟件本地聯合HPC解決方案
用于多學科優化分析計算：使用這些軟件接口可以直接在本地機上使用多學科優化軟件進行聯合優化仿真配置，就像調用本地求解器一樣。
以上軟件接口解決了優化軟件無法調用HPC求解器進行聯合仿真的問題，將多學科優化手段與HPC硬件進行完美結合，更好地發揮多學科優化的作用。
以下是這些接口在不同優化軟件中的使用設置方法：
Isight
LSOPT
Optimus
modefrontier
Heeds
HPC上沒給你配置Isight、optimus、heeds、modefrontier、lsopt、hyperstudy？這下好了，你沒有借口不繼續干活了。
以上只是舉個簡單的例子，具體調用HPC求解器的命令還需要結合實際情況進行設置即可。比如后面是否需要添加額外的參數。
文章來源：cae數值優化輕量化
展開 行業案例 | MBSE解決方案（五）：基于SysML的設備級建模與多學科聯合仿真
系統建模仿真軟件Modelook
復雜工程系統建模仿真軟件（Modelook）是基于國外先進的模型驅動工程（MDE）和和基于模型的系統工程（MBSE）理論、方法和實踐成果的基礎上，自主研發的面向系統級用戶的MBSE解決方案產品。Modelook定位于為復雜工程系統（例如武器裝備中的電子信息系統、控制系統、體系級指控系統等）的系統級研發提供基于模型的建模仿真解決方案，用戶可以在系統設計階段基于SysML模型進行需求分析、架構設計、仿真分析，改變原有的基于文檔的設計范式，有效的提高系統研發效率。
模型總線軟件Modelbus
模型總線（Model Bus）是一款完全自主研發、支撐跨學科、跨領域復雜系統模型集成仿真的通用工具，以TCP/IP通信協議和FMI協議為基礎，通過C/S架構實現了多客戶端系統仿真軟件分布式集成，適用于大規模復雜異構系統的多仿真工具統一調度與并行求解。有效地解決了不同仿真工具（含商業和自研）之間的連接接口問題，操作便捷，能顯著提高仿真效率。
文章來源 杉石科技
展開 MSC重磅出擊,推出真正的多學科仿真引擎MD Nastran
全球領先的虛擬產品開發技術供應商MSC.Software歷經數載潛心開發，終于打破了CAE領域長期以來的只能進行單學科和初級多學科仿真的羈絆，推出了業界期待已久的第一個真正的企業級多學科聯合仿真引擎MD Nastran，它最大的特點就是它本身就是一個系統的多學科解決方案，而不是簡單的單學科仿真的疊加。
制造業目前最關心的問題是如何降低產品的成本。產品設計中的缺陷、加工過程中材料的變化和制造工藝的變動等都帶來了無法預測的高成本。在產品設計之前，MD Nastran通過不同學科之間系統級的耦合集成仿真，對產品的性能進行評估。一個模型的多學科仿真，可以大幅度地減少設計錯誤和最大限度地降低不確定因素帶來的風險，而這些是其它的處理過程所不能達到的。MD Nastran從根本上減少了產品設計以后的改動、縮短制造時間、加快上市時間和降低了成本。在產品研發的早期不能發現產品的缺陷，就會帶來系列工程問題，增加了產品成本。在產品交付生產時，一旦在某個工藝過程、部件、分系統或最后的產品中發現缺陷，往往需要幾個周或幾個月才能做出反應。等到改動的決定告訴加工車間時，可能已經有很多的有缺陷的部件和產品已經生產出來了。單學科的仿真工具可以在設計后期發現設計的缺陷，而MD Nastran可以在整個過程的早期發現問題，從而節省時間和降低成本。
多學科仿真
起飛的賽艇是多學科仿真很好的實例。這種現象歸因于不能仿真氣流和結構變形之間交互作用。單個解決方案允許多學科分析，但不能考慮多學科之間的交互作用。只有MD Nastran考慮了不同學科之間的交互作用和耦合、使用一個模型、優化不確定因素和利用64位高性能處理器提高計算速度。只有對關鍵學科之間復雜交互作用的準確表述才能保證真實地模擬物理現象。
展開 TISC—系統多學科協同仿真平臺
德國TLK-Thermo GmbH公司的TISC是一款實現多學科物理協同仿真的平臺工具，它提供了一個標準的協同仿真環境，支持本地、遠程以及分布式仿真，能將各仿真客戶端有效連接起來并進行同步和控制，被廣泛應用于汽車、家電等領域。
產品介紹
—TISC平臺架構
TISC平臺在應用中有兩個層級：仿真層和控制層。仿真層是利用TISC-Center的Simulation Server將存在于各仿真軟件中的多學科模型進行集成耦合，確保接口的數據同步與交互；控制層是利用TISC-Center的Control-Server對參與聯合仿真的分布式計算機進行管理和控制，統一調度仿真步調，確保仿真過程有序進行。
—TISC平臺特點
TISC平臺是一個多學科物理協同聯合仿真管理和調度中心，具有以下特點：
支持軟硬件交互：支持通過TCP/IP實現與仿真模型的耦合，支持通過網關實現與硬件耦合
支持跨平臺聯仿：支持Windows、Linux、UNIX等不同操作系統之間的聯仿
支持多學科聯仿：支持各學科專業軟件之間的聯仿
支持一三維聯防：支持系統仿真軟件和三維CAE軟件的聯仿
支持分布式聯仿：支持多計算機之間的聯仿
支持仿真可視化：支持在仿真過程中觀測數值變化
支持擴展開發：提供C、C++、C#、Python及Fortran等開發接口，支持定制商業軟件接口開發
—TISC平臺支持的CAE軟件
TISC支持絕大多數的CAE仿真軟件，軟件涵蓋了工程各領域，其中*為用戶定制專業軟件接口。
展開 PIDO智能仿真 | Ansys optiSLang實現仿真流程集成與多學科優化
1、新科技浪潮下，仿真技術應用的變革需求
經過多年實踐證明，CAE仿真技術的廣泛應用能夠切實幫助企業實現研發周期的縮短、研發成本的降低。然而在新科技浪潮下，革新性產品不斷涌現，對企業產品上市時間、成本、綜合性能等都提出更高要求。受限于傳統仿真方法形成的離散、單個現狀，想要突破現有研發流程，對關鍵CAE技術的應用提出全新的需求和挑戰，因此，仿真流程集成與多學科優化設計的仿真技術變革成為了必然趨勢。
在新形勢下的產品設計和仿真應用中，有眾多的企業和仿真工程師都存在以下幾個方面的困擾或特定需求。本文基于Ansys optiSLang工具平臺，希望針對上述需求為大家呈現有效的解決思路和方案。
仿真置信度的困擾。由于材料數據/邊界參數缺失，導致仿真結果與測試數據存在偏差；
仿真流程整合與自動化的迫切需求。產品設計通常需要多學科/多領域聯合仿真，而企業中采用的軟件工具來自不同的供應商或自研軟件，又該如何實現？
多學科優化設計的關鍵應用。產品的綜合性能設計，需要采用多目標機制平衡學科間影響，探索整體最優解，通過協同優化來避免串行重復設計。
仿真流程標準化與專家經驗推廣。不論專家還是初級工程師，在面臨繁重的仿真工程任務，也能依據標準化的仿真流程獲得可信結果，也利于企業內專家經驗的留存及傳播。
展開 PIDO智能仿真 | Ansys optiSLang實現仿真流程集成與多學科優化
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新科技浪潮下，仿真技術應用的變革需求
經過多年實踐證明，CAE仿真技術的廣泛應用能夠切實幫助企業實現研發周期的縮短、研發成本的降低。然而在新科技浪潮下，革新性產品不斷涌現，對企業產品上市時間、成本、綜合性能等都提出更高要求。受限于傳統仿真方法形成的離散、單個現狀，想要突破現有研發流程，對關鍵CAE技術的應用提出全新的需求和挑戰，因此，仿真流程集成與多學科優化設計的仿真技術變革成為了必然趨勢。
在新形勢下的產品設計和仿真應用中，有眾多的企業和仿真工程師都存在以下幾個方面的困擾或特定需求。本文基于Ansys optiSLang工具平臺，希望針對上述需求為大家呈現有效的解決思路和方案。
仿真置信度的困擾。由于材料數據/邊界參數缺失，導致仿真結果與測試數據存在偏差；
仿真流程整合與自動化的迫切需求。產品設計通常需要多學科/多領域聯合仿真，而企業中采用的軟件工具來自不同的供應商或自研軟件，又該如何實現？
多學科優化設計的關鍵應用。產品的綜合性能設計，需要采用多目標機制平衡學科間影響，探索整體最優解，通過協同優化來避免串行重復設計。
仿真流程標準化與專家經驗推廣。不論專家還是初級工程師，在面臨繁重的仿真工程任務，也能依據標準化的仿真流程獲得可信結果，也利于企業內專家經驗的留存及傳播。
展開 
中望全資收購英國商業流體仿真軟件PHOENICS 持續完善多學科多物理場仿真解決方案
10月8日，廣州中望龍騰軟件股份有限公司（以下簡稱“中望軟件”）發布公告，宣布以全資控股方式收購英國老牌商業流體仿真軟件開發商Concentration,Heat and Momentum Limited（以下簡稱“CHAM”）。
本次收購完成后，中望軟件將擁有CHAM公司旗下流體仿真軟件PHOENICS的全部源代碼及核心技術，其在英國、日本的研發及業務團隊也將全員加入中望軟件，與中望團隊一起共同為全球PHOENICS客戶提供服務。至此，中望正式進入商業流體仿真領域，加速打造涵蓋結構、電磁、流體在內的中望多學科多物理場仿真解決方案。
▲中望軟件董事長杜玉林（左5）與CHAM英國部分團隊
01
PHOENICS
世界第一款計算流體力學與計算傳熱學商業仿真軟件
CHAM由全球計算流體力學與計算傳熱學（簡稱“CFD”）學科奠基人D.B.Spalding教授于1974年創立，主要從事商業CFD軟件開發與技術咨詢服務。1981年，CHAM發布了世界上第一款通用的計算流體力學與計算傳熱學商業仿真軟件PHOENICS。自此，CFD開始在各個工業領域發揮越來越多的助力作用。
展開 行業應用方案 | 多學科系統中的多體動力學仿真
靜力學仿真軟件主要用于分析結構產品在穩定狀態下的結構應力和變形，保證設計結構能夠符合強度可靠性設計要求，但是隨著機械結構越來越復雜，機構的運動場景越來越多，設計越來越輕量化的要求下，單純的靜力學分析已經無法滿足機構在高速運動，復雜接觸狀態運動下的仿真需求，需要動力學仿真來考慮結構在實際運行中的速度、加速度、阻尼等靜力分析中無法涉及的效應。
動力學是理論力學的一個分支學科，它主要研究作用于物體的力與物體運動的關系。可以仿真運動機構的動力學運行狀況，部件之間的配合狀態以及剛柔耦合仿真獲得部件在不同運動時刻的應力和變形，以及對運動執行機構的影響。對于各個學科中所關注的問題如機構的大變形，復雜的接觸關系，非線性，高效計算等問題是目前多體動力學分析中的技術難點和研究方向。
隨著計算機的發展，工程師借助計算機對運動機械的動力學特性進行數值模擬分析計算。多體動力學仿真分析方法可以在試驗前對運動機械進行仿真驗證，并且提供豐富的物理場信息，為設計者設計和改進運動機械提供有力依據。有利于提高設計水平、降低成本和縮短研制周期。通過多體動力學分析可以快速進行機構的剛體動力學分析、剛柔耦合動力學仿真分析，可以準確地考慮機構自身變形，連接副的非線性連接關系從而獲取機構在實際運行的狀態，為機構系統的改進設計提供準確有效的建設意見。
展開 設計仿真 | 基于SimManager多學科協同仿真流程構建和應用
需要應用不同學科的仿真軟件，包括控制仿真、結構仿真、動力學仿真、電磁效應仿真、熱仿真等。
因仿真涉及多個學科，存在多變量、多目標、多約束的復雜情況，而且各個學科之間的變量之間可能還存在著耦合關系。在產品開發過程，如何考慮多學科集成設計、性能優化、成本、時間周期等諸多重要因素，在中間找到最佳的平衡點和數據耦合成為至關重要的問題。
基于這個需求，通過SimManager可構建基于流程任務的多學科協同仿真平臺，通過平臺串聯產品研發各流程模塊，并實現上下游分析任務的輸入/輸出傳遞，將仿真分析數據按照產品型號進行結構化層次管理，在任務流程中通過集成仿真分析軟件，實現仿真軟件按流程任務調用，并將相關知識與流程綁定，在任務執行中自動推送相關知識。
技術挑戰
實現多學科協同仿真流程，存在著如下的技術挑戰：
1. 通過交互方式動態構建多學科協同仿真流程，支持多學科、多部門之間的協同工作。
2. 工作任務拆解，將任務拆解為可執行的流程節點。
3. 構建的多學科仿真流程可發布、編輯、復用；建立多學科協同仿真流程共享數據庫和資源池。
4. 使仿真流程規范化，并對仿真執行過程實現監控。
解決方案
基于SimManager的多學科協同仿真流程方案包括仿真流程構建、仿真流程應用執行。
多學科協同仿真流程構建中，SimManager提供圖形化的流程定義界面，定義仿真任務的先后順序和邏輯關系。指定各個節點仿真任務的負責人、計劃時間等任務信息,指定任務節點的輸入輸出數據（參數和文件等）,定義任務的激活條件。對于流程節點的關系，支持循環、判斷、并行、串行及支持嵌套子流程等方式，下面為流程構建界面的示意圖。
展開 Dymola — 多學科系統仿真平臺
Dymola是法國DassaultSystems公司的多學科系統仿真平臺，廣泛應用于國內外汽車、交通、能源等行業的系統總體架構設計、選型及匹配驗證、系統優化等。Dymola支持FMI標準接口協議，可用于集成不同軟件建立的、不同詳細程度的模型，進行MIL、SIL和HIL測試。
產品介紹
? 多學科仿真
Dymola作為多學科系統仿真平臺，提供了多種屬性的物理接口，覆蓋機械、電氣、熱、流體以及控制等領域，結合Dymola提供的Modelica基礎庫和商業庫，可方便用戶創建物理系統架構以及不同復雜程度的系統功能模型。Modelica基礎庫為客戶提供Modelica協會在機械、流體、電子電氣、電磁、控制、傳熱等多個工程領域的新近研究成果。并提供模型庫，涵蓋整車熱管理系統、人體舒適度、燃料電池、鋰電池、車輛動力學、液壓、電機驅動、電力、火電、水電、風電等領域，為產品的多領域協同研發提供更全面的支撐。
Dymola的模型可用于HIL測試，支持NI、dSPACE、Concurrent、HiGale、RT-Lab等實時仿真系統。
? 電氣系統模型庫
針對新能源汽車，Dymola提供了蓄電池庫、燃料電池庫、電驅動系統庫、車輛動力學庫，可用于搭建完整的混合動力汽車、純電動汽車模型及供電網、充電樁模型，為新能源汽車電氣系統和整車動力學特性的仿真分析和測試提供了模型。
蓄電池模型庫包括電池單體、電池組和BMS，電芯模型包含三部分，電模型、熱模型和老化模型，考慮了溫度，壽命，SOC對電池性能影響。BMS除傳統控制外還可加入了主動預防控制等特性。
電氣系統庫中擁有各類電器元件，并包括詳細的半導體元件，如IGBT，BJT，MOSFET等，考慮了其瞬態效果與能耗。
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