可靠性仿真設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
可靠性仿真設計的視頻教程
PCB/封裝建模：增強單元進一步提高電子產品結構可靠性仿真精度
在電子行業尤其PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經驗，負責Ansys中國CPS結構可靠性方案以及Ansys Sherlock國內技術支持；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業的仿真設計工作。
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基于workbench的焊點熱循環可靠性仿真分析，免費無聲音，操作細致，提供附件（需購買）練習。
基于workbench的焊點熱循環可靠性仿真分析，免費無聲音，操作細致，提供附件（需購買）練習。熱循環是電子學中最常見的失效模式之一，本例使用Anand粘塑性模型對焊點可靠性進行模擬。這項技術有助于工程師加速預測熱試驗期間的失效時間。
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Sherlock聯合Mechanical進行封裝振動失效分析
在電子行業尤其PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經驗，負責Ansys中國CPS結構可靠性方案以及Ansys Sherlock國內技術支持；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業的仿真設計工作。 更多視頻請關注Ansys數字資源中心：https://v.ansys.com.cn
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可靠性仿真設計的實例教程
02 為什么固定（確定性）設計不嚴格
固定設計或確定性設計代表設計的所有參數都是固定的假設。換句話說，設計幾何結構、邊界條件和材料特性都是固定的，并且是完全受控的。當然，現實世界并非如此。當通過多次迭代測量材料的性能時，結果永遠不會完全相同。
在這種情況下，大多數設計師要么假設平均值，要么假設最有可能的情況。一些設計師添加了最壞的情況來增加他們的估計的可信度。這兩種方法都缺乏嚴謹性，甚至可能是危險的。
事實上，取平均值的情況并沒有考慮所有的情況，例如輸入參數的分布是錯誤。更確切地說，這種情況對應于一種許可設計或設計不足的情況。另一方面，如果我們考慮最壞的情況，設計師過于保守，這可能導致使用比必要的材料更多的材料或更高效的產品。后一種情況相當于過度設計。
03 什么是可靠性設計
可靠性設計和剛性或確定性設計完全相反。在這種情況下，假設所有或一些輸入參數相對于某些概率定律而變化。例如，考慮的不是幾何圖形的固定尺寸，而是該尺寸的一系列值。
類似地，不考慮所使用的材料特性，例如固定的材料強度，而是考慮一系列強度值。然后，目標是評估設計的概率響應，將其與規范進行比較，并得出設計的可靠性是否符合項目參與者定義的一些基線閾值的結論。
可靠設計也可以在文獻中以其他術語的形式找到，如基于不確定性量化（UQ）設計、概率設計、隨機設計或貝葉斯設計等。任何旨在解釋差異性傳遞的設計。
04 可靠性設計的解決方法
可靠性設計在科學和工程領域都不是一門新學科。事實上，自從有限元分析（FEA）和六西格瑪方法的發展和引入以來，該領域就一直存在。另一方面，目前可用于可靠性設計的解決方案受到以下限制：
? 需要許多不同的工具
可靠性設計需要不同類型的數值工具來進行典型的分析：有限元分析軟件、腳本界面、模擬管理器、數據挖掘軟件、可視化軟件和可靠性分析軟件。
展開 以上六個章節的內容都包括在了《電路可靠性設計與元器件選型》的課程中，思維方法論和知識的結合為應用者開啟了一道心門，“授之以魚不如授之以漁”，何如漁魚兼授？即使因故未能參加者，亦可從字里行間發掘點滴方法論的內容，并自悟用于企業的技術和管理實踐，也將產生不俗的功效來。
本文分享來自原創武曄卿 專長于：系統可靠性技術規范、電子元器件選型與電路可靠性設計規范、電子工藝設計規范、軟件可靠性設計規范、研發微觀管理、機械設計規范；
瑞迪航科（北京）技術有限公司（http://www.rdcoo.com，http://www.EMC120.com）；
展開 Isograph 軟件的一個顯著特性就是將各軟件工具的功能、設計分析信息、分析流程等有機地集成在一起。
功能集成
Isograph 軟件集成了以下可靠性、維修性、綜合保障分析工作內容：
※ Reliability Prediction －可靠性預計
※ Maintainability Prediction －維修性預計（ MTTR 預計）
※ Reliability Block Diagram －可靠性框圖
※ FMEA / FMECA －故障模式、影響及危害性分析
※ Fault Tree Analysis －故障樹分析
※ Event Tree Analysis －事件樹分析
※ Markov Analysis －馬爾可夫過程分析
※ Reliability-Centred Maintenance －以可靠性為中心的維修工作分析
※ Hazop Analysis －風險性及可行性分析
※ Weibull Analysis －威布爾故障數據分析
※ LccWare －壽命周期費用分析
※ AvSim －高級仿真分析
項目集成
※ 系統、分系統、設備、部件、組件、元器件的統一分析和管理
※ 支持工程項目的分離與合并
※ 自動實現產品中各層次單元的數據傳遞關系
※ 最大限度地保證可靠性設計分析工作與產品研制狀態的一致性
數據集成
※ 通過數據共享和數據鏈接技術實現數據集成
※ 軟件內部的數據鏈接由系統自動實現
※ 軟件與外部接口的數據鏈接由用戶自由指定
展開 4、對已投入使用的相同（或相似）的產品，考察其現場可靠性指標，維修性指標及對這兩種對標的影響因素，以確定提高當前研制產可靠性的有效措施。
5、應對可靠性指標和維修性指標進行合理分配，明確分系統（或分機）、部件、以至元器件的的可靠性指標。
6、根據設備的設計文件，建立可靠性框圖和數學模型，進行可靠性預計。隨著研制工作深入地進行，預計分配應反復進行多次，以保持其有效性。
7、提出整機的元器件限用要求及選用準則，擬訂元器件優選手冊（或清單）。
8、在滿足技術性要求的情況下，盡量簡化方案及電路設計和結構設計 ，減少整機元器件數量及機械結構零件。
9、在確定方案前，應對設備將投入使用的環境進行詳細的現場調查 ，并對其進行分析，確定影響設備可靠性最重要的環境及應力，以作為采取防護設計和環境隔離設計的依據。
10、盡量實施系列化設計。在原有的成熟產品上逐步擴展，抅成系列，在一個型號上不能采用過多的新技術。采用新技術要考慮繼承性。
11、盡量實施統一化設計。凡有可能均應用通用零件，保證全部相同的可移動模塊、組件和零件都能互換。
12、盡量實施集成化設計。在設計中，盡量采用固體組件，使分立元器件減少到最小程度。其優選序列為：大規模集成電路-中規模集成電路-小規模集成電路-分立元器件
13 盡量不用不成熟的新技術。如必須使用時應對其可行性及可靠性進行充分論證，并進行各種嚴格試驗。
14、盡量減少元器件規格品種，增加元器件的復用率，使元器件品種規格與數量比減少到最小程度。
15、在設備設計上，應盡量采用數字電路取代線性電路，因為數字電路具有標準化程度高、穩定性好、漂移小、通用性強及接口參數易匹配等優點。
展開 魯棒設計(Robust Design)方法是一種有組織和經過驗證的開發哲學，其設計目的就是提供系統的可靠性。魯棒性的設計原則讓設計團隊能夠以可重復的過程來處理復雜的系統集成問題。如下圖所示，基于魯棒設計的系統概念輸入信號并處理一個合適的響應。然而，在典型的環境中，設計變更可能影響系統的性能。設計團隊必須實現控制技術以補償設計的變化。
魯棒設計流程的重點是降低設計變更對系統性能和可靠性的影響，這些變更可能來自設計的源內部或外部，包括元器件容差、制造過程、用戶模式、環境和因系統老化等因素引起的變化。盡管這些變化種類繁多，每一種因素都可能對系統的可靠性產生大的影響。魯棒性設計流程的主要目標是：在解決這些變化引起的問題同時，要從性能、可靠性和成本等方面優化系統設計。
在典型的設計流程中，解決多種變化引起的問題需要廣泛的測試。這意味著一旦系統設計完成，必須做出原型并進行測試。魯棒的設計流程需要測試多種變量，這意味著要構建新的原型并測試每一種變量。顯然，采用這種設計-原型-測試流程來實現魯棒設計的方法太費時間且實際上很昂貴。
解決方法是把設計-原型-測試操作轉移到虛擬世界做仿真和分析。這就是常說的虛擬原型。采用像Saber這樣的現代設計工具，設計團隊能設計和構建其系統的虛擬原型，并在分配給傳統的設計-原型-測試流程的時間和預算之內運行多次測試。因此，仿真和建模是實現魯棒設計流程的關鍵要求。
圖1 混合動力乘用車的主要傳動總成系統包括：電動機/發電機(前)、控制器(中)和電池包(后)
圖2 混合動力汽車依賴于對機械、電力和軟件技術的有效集成
圖3 通用的魯棒性設計系統框圖是以Taguchi方法為基礎的
設計流程
基于建模和仿真的魯棒設計流程必須緊跟著系統過程。
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<p>Ansys 持續幫助工程師更高效地解決復雜結構設計與可靠性挑戰，加速產品創新與研發迭代。在2026 R1 新版本中，結構系列產品在效率、精度與工程可信度方面進一步增強：Mechanical 帶來更高效的網格變形與 GPU 感知資源預測能力，LS-DYNA 強化電池熱仿真與多物理場分析，Motion 提升系統級動力學性能，而 Sherlock、Forming 等工具也在電子可靠性與成形分析領域實現全面升級
一期一會 | 什么是柔性PCB？4個月前
合理使用電子可靠性仿真可以識別設計中的問題區域，并有助于優化PCB設計，以避免因過度彎曲而導致故障。
柔性PCB制造挑戰
剛性PCB的構建和填充非常容易實現自動化。較薄的柔性電路更難保持在制造公差范圍內，而要想實現器件的布局和焊接自動化將更加困難。
信號完整性問題
信號完整性是指電信號在電路中傳輸而不會發生性能劣化或失真的能力。
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。從本期起，我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量
思考：以前可能更多關注性能，現在針對AutomotiveGrade（車規級）的可靠性設計及仿真（Aging,EM,Thermal等）估計會是接下來兩年的熱點，畢竟國產替代需求巨大。
4.能源化工：微觀尺度的多尺度耦合
在石油及能源化工分論壇里，有個關于氫燃氣輪機的研究很有代表性。
技術細節：氫氣滲透導致的高溫合金（GH3536）氫脆問題。
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天
引言：
UniVista EDMPro是一款融合電子系統研制流程、技術與管理實踐的差異化一站式電子設計數據管理平臺及應用解決方案。
多層次復合性管理、設計研發協同、可靠性與質量保障、知識管理是保證研發管理的關鍵需求；提升產品差異化能力、縮短上市周期、降低產品成本，是保持企業競爭力的基礎和核心。
EDMPro包含四款核心產品RMS（資源庫管理系統）、EDMS（電子設計過程管理與質量評審系統
當下，是否該引入仿真驅動設計？
如今，仿真已不再只是產品驗證的工具。從跨國企業到中小型企業（SME），許多組織通過采用仿真驅動設計方法，已收獲顯著效益。不過，仍有部分企業對這種方法持觀望態度，原因各異：有的源于固化的企業文化，有的認為該方法成本高、操作復雜、精度不足，還有的覺得并非必需。
下面我們以具體案例展開分析：設計工程師可能不會對支架進行仿真，背后有哪些原因？而面對這些原因，又該提出哪些值得關注的后續問題
當下，是否該引入仿真驅動設計？
如今，仿真已不再只是產品驗證的工具。從跨國企業到中小型企業（SME），許多組織通過采用仿真驅動設計方法，已收獲顯著效益。不過，仍有部分企業對這種方法持觀望態度，原因各異：有的源于固化的企業文化，有的認為該方法成本高、操作復雜、精度不足，還有的覺得并非必需。
下面我們以具體案例展開分析：設計工程師可能不會對支架進行仿真，背后有哪些原因？而面對這些原因
