可靠性仿真設計的案例
設計仿真 | Digimat RP UQ 插件提升設計可靠性
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 可靠性設計、可靠性測試、元器件選型、系統設計、微觀設計
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 [可靠性軟件介紹]可靠性、維修性和安全性工程設計分析Isograph
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 可靠性電子產品熱設計知識 附電子設備可靠性熱設計指南徐維新下載
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 
可靠性仿真是什么梗？一文讀懂可靠性仿真的方法與應用
可靠性仿真是充分利用產品現有的功能/性能模型及相關CAD工具，以系統功能/性能模型為內核，以可靠性模型為外殼，聯合各專業CAD工具建立綜合集成環境，實現可靠性與性能一體化建模仿真，支持在設計階段開展基于仿真的可靠性設計、分析與評價。
可靠性仿真
可靠性仿真的概念
當前全球科技水平的不斷提升使得航空航天、軍事裝備等行業得到空前發展。高科技產品功能結構復雜、系統組成龐大、研發周期長費用高、可靠性問題突出。傳統的基于統計的可靠性設計分析方法，與性能設計專業技術體系不一致，在設計過程中難以相互融合，造成可靠性設計分析工作往往滯后于性能設計分析工作，可靠性設計分析難以對產品的設計狀態產生真正影響。同時，傳統的可靠性試驗與評估方法需要大量新研產品進行試驗，往往在研制后期才能開展。通過可靠性試驗發現產品薄弱環節再進行設計更改，時間周期長并且代價較大。工程實踐表明，傳統的可靠性設計分析與試驗評估方法，越來越難滿足高科技產品高可靠長壽命的需求。
展開 終端仿真環境多場耦合結構可靠性設計
手機中PCB熱力可靠性分析
Stress and Strain Analysis of Solderball
總結
-終端產品復雜度越來越高，需要考慮多物理場耦合的分析方案；
-Ansys電熱力耦合方案可以有效解決終端產品的電磁熱力可靠性問題；如終端產品散熱、熱應力及結構失效等結構可靠性問題。
基于仿真的設計集成提高混合動力車輛的可靠性
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。
展開 5G仿真解決方案 | 電子產品結構可靠性設計及案例詳解
利用更高速率、更寬帶寬、更高可靠性、更低時延的5G技術，給生產和生活帶來翻天覆地的變化。
5G是一個萬物互聯的時代，機器與機器能夠通信將成為普遍的特點。據賽迪智庫《5G十大細分應用場景研究報告》，5G將在VR/AR、超高清視頻、車聯網、聯網無人機、遠程醫療、智慧電力、智能工廠、智能安防、個人AI設備、智慧園區等方面大放異彩，具有非常廣闊的前景。對于這些應用場景來說，依賴于5G的基礎設施以及支撐技術的云計算，邊緣計算，AI等關鍵技術，搭配場景終端設備，可完成極其豐富的功能和體驗。
網絡圖片
對于5G設備，比如5G智能手機、網絡環節的片上系統（SoCs）、射頻集成電路（RFIC）等，在有溫度和功耗限制的環境下，需要具備強大的數據處理能力，其可靠性設計是必須重點考慮的一個方面，尤其需要從芯片、封裝、系統多層次考慮其熱可靠性以及結構可靠性。
本文將重點討論電子產品結構可靠性設計方面的典型問題及其仿真解決思路。
01
電子產品對結構可靠性的要求
據美國空軍航空電子整體研究項目（US Air Force Avionics Integrity Program）發現，電子產品失效主要是由溫度、振動、潮濕和粉塵引起。5G電子產品的性能和指標要求就更加苛刻，拿最典型的終端產品——手機來說，其5G功能工作在更高的頻段，物理尺寸更加緊湊，電磁損耗更集中，其性能卻更容易受到溫度的影響，以及受到長時間外部使用環境的影響，因此，其具有更高的結構可靠性要求。
展開 熱仿真嵌入式前置，從源頭提升熱設計可靠性（免費領視頻）
如何讓更多的設計工程師、結構工程師也運用CFD的工具，參與電子散熱仿真，從設計源頭就提升電子產品熱設計可靠性，已經是目前熱設計的一種趨勢。
科技發展的今天，電子設備已經應用到制造業的各個領域，從航天電子、船舶電子、汽車電子，到日常生活離不開的消費電子和家用電器等，同時電子產品日趨智能化、小型化，也更加復雜，特別是智能化和小型化的趨勢正在持續增加所有封裝級別的功率密度，從而帶來更加困難的電子散熱設計。有效散熱對于電子產品的穩定運行和長期可靠性而言至關重要，傳統上熱設計通常需要具備熱傳遞知識背景的熱專家團隊，在概念設計甚至結構設計完成以后對產品進行熱仿真分析或者熱測試來了解產品性能，對產品認知的滯后會帶來多次的設計迭代和時間成本，因此從設計源頭就提升電子產品熱設計可靠性勢在必行。
本次在線研討會，西門子將向您介紹如何利用嵌入在常規設計軟件中的CFD仿真工具Simcenter FloEFD，在完成概念設計或者詳細設計后，輕松對產品進行電子散熱仿真分析，通過直觀的溫度分布和流體流速流線后處理，快速指導產品結構設計，同時利用跟設計的無縫集成，快速實現設計的變更后，通過仿真的自動更新，加速仿真迭代，真正實現仿真指導設計創新。
展開 [論文]非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計
非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計
非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計.pdf
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8/6 Ansys結構-熱-可靠性聯合仿真解決方案
在Ansys 收購電子產品可靠性分析軟件Sherlock后，以上問題都可以迎刃而解。然而實際電子產品的復雜性和條件不確定性，為準確獲得系統電子產品可靠性帶來了極大難度。所以，熱仿真，機械仿真和可靠性物理學必須結合使用，以最準確地識別/緩解電子組件的故障風險。
講師簡介：
徐志敏，Ansys結構高級應用工程師。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。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1900563879/index?c=jishulink
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元王RDS精益設計與仿真可靠性管控平臺新品發布會于28日成功舉辦！
盛夏七月，眾所期待的元王RDS精益設計與仿真可靠性管控平臺新品發布會于28日在會展中心9號館B會議室盛大舉行。
此次發布會以“精益設計與仿真——通向高可靠性產品的橋梁”為主題，梁賢博士全面介紹了深圳市有限科技有限公司和元王RDS精益設計與仿真平臺，并展示了元王RDS案例，讓在座的嘉賓深刻理解了RDS仿真平臺的原理和其為行業所解決的痛點問題。
在自由提問環節，現場的嘉賓向有限元技術總監李冬生先生提出了許多針對性的技術問題，熱烈而有序，思想的交鋒，信息的交流，讓現場的交流迸發出智慧的火花。來自相關行業的精英和媒體出席了此次發布會盛典。
本次元王RDS發布會順利落下帷幕，主要內容有企業簡介、RDS精益設計與仿真平臺介紹、RDS案例展示、現場提問四個環節。
深圳市有限元科技有限公司運營副總 梁賢博士
深圳市有限元科技有限公司技術總監 李冬生先生
嘉賓提問環節
RDS精益設計與仿真平臺
優秀的設計是造就高品質、高可靠性產品的前提。適應于工業4.0的產品生命周期核心要素是精益設計與可靠性管控。
有限元科技開發了一套精益設計與仿真--可靠性管控平臺，整合了設計與仿真過程，數字化國標、行標、企標等設計規則，通過大數據支撐，實現風險自動識別，失效模式自動檢驗，自動化仿真分析，實現對產品相關的數據、技術內容、設計工具、仿真工具的一體化集成管理技術。
RDS設計驗證的實現原理
RDS的應用范圍主要在產品的設計、性能驗證中。在產品的設計階段輔助CAD建模、CAE仿真。
RDS是通用共性技術，應用于全行業，廣泛存在于產品的設計與研發環節。
展開 汽車電子芯片和模組多維度結構可靠性仿真分析
在汽車電子芯片高可靠性要求下，Ansys 結構方案能緊扣 AEC-Q100、GMW3172 標準：芯片級通過溫度循環仿真焊球 / 引線疲勞，模組級模擬振動沖擊下焊點及連接器風險等。
借助Ansys多維度結構可靠性方案，精準對齊標準測試工況，定位失效原因及快速預測壽命。Ansys可以助力客戶設計階段完成可靠性驗證，加速車規級別可靠性認證，為自動駕駛、動力控制模塊提供車規級結構保障。
5月29日，Ansys推出網絡研討會『汽車電子芯片和模組多維度結構可靠性仿真分析』，會議由Ansys應用工程師主管徐志敏為大家作分享，歡迎所有感興趣的用戶報名參會，了解更多詳情。
時間：5月29日（星期四）16：00
講師：
徐志敏 | Ansys應用工程師主管
在PCB及封裝結構產品可靠性有豐富設計仿真經驗，負責Ansys CPS結構可靠性方案；長期支持國內大型半導體、封裝、通訊企業等仿真工作。2015年加入Ansys，負責Mechanical、Sherlock方向的技術支持工作。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務、Ansys 2025R1系列往期錄播免費領取，更多資料，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
（??添加客服回復【AN5】了解更多??）
往期推薦：
●【案例推薦】電路板芯片的穩態與瞬態熱分析
●Ansys助力Juniper Networks實現更高速、更可靠的芯片設計
展開 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
在電子產品仿真中，PCB/封裝結構的建模準確性一直是影響仿真速度和精度的關鍵因素。
Ansys 一直致力于該功能研發，例如 Trace mapping 局部材料等效方法，可以快速高效地對PCB/封裝結構進行等效建模。
而Ansys 增強單元則進一步提升PCB/封裝結構建模的準確性，從而提高電子產品結構可靠性仿真精度。
5 鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計-位移的設計
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、醫療、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅動技術的可靠性設計經驗，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效地轉化為科技成果。
五、位移的設計
鈦絲驅動的位移量由鈦絲的長度決定。同時，影響驅動位移的因素還有驅動模型的0點位置設計和終點位置設計。
1、 鈦絲的0點位置設計
鈦絲的0點位置設計和初始載荷有關。初始載荷，大家可以理解為驅動開始的時候的彈簧或彈片等拉力裝置，作用在鈦絲徑向的拉力。這個拉力裝置，主要是用于輔助驅動模型的驅動件快速復位歸零。
鈦絲的0點位置會隨著初始載荷發生一定漂移。
財哥在上一章節的力量設計中，提到了初始載荷的恢復不到位的情況。這就是我們在實際應用過程中經常出現的問題，0%的位置和初始載荷的大小存在的0點漂移現象，初始載荷越大，0點漂移值越大。
我們以規格：?0.15mm，長度100mm為例，結合表5《表5鈦絲通電加熱收縮力計算表》，我們提供的初始載荷是128g，那么鈦絲的0點位置就會漂移到-0.4mm位置。鈦絲被拉長了0.4mm，那么它的驅動位移量，還是5mm，只是整體往后移動了0.4mm。
所以我們在結構設計當中，需要考慮鈦絲的0點位移的漂移補償設計。
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