不確定性分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
不確定性分析的視頻教程
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摘要：在實際工程問題中，計算模型、材料屬性、幾何特性及測量響應等有關的誤差或者不確定性現象廣泛存在，雖然各個參數的不確定范圍較小，但這些不確定性耦合在一起可能使結構響應產生較大的偏差，因此在工程分析中，應將不確定性考慮在內。聲固耦合系統由聲學域和結構域組成，結構域的振動會激勵聲學域的壓力波動，聲學域的聲壓波動也會反過來作用在結構域上對其產生影響，在聲學域與結構域及其耦合面均存在不確定性影響因素，本文將某型客車對聲固耦合系統的不確定性分析方法展開研究，基于HyerWorks對可客車聲學響應進行仿真分析，并對不確定系統進行魯棒性優化，減小聲場的性能波動性。
關鍵詞：不確定性分析；HyperWorks；聲學仿真；魯棒性優化；
備注：詳細案例見附件
基于HyperWorks的聲固耦合系統不確定性分析與優化.pdf
展開 “2018年不確定性結構分析與優化設計專題學術研討會”于2018年9月15-16日在哈爾濱召開。本次會議由哈爾濱工業大學呂大剛研究團隊承辦。來自北京航空航天大學、電子科技大學、同濟大學、大連理工大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學、華中科技大學等多個院校30余人參會。會議共邀請12位專家分別針對各自研究領域，圍繞“不確定性結構分析與優化設計”這一會議主題，對各自的研究成果進行了較為全面的匯報和討論，內容涵蓋了土木工程、機械工程、海洋工程和航空航天工程等多個研究領域。本次會議地特邀報告內容比較深入全面，報告后的學術討論較為充分，參會人員都從中獲得了較好的學術體驗。本次會議的成功召開，將很好地激發我國在不確定性結構分析與優化設計相關領域研究人員地科研熱情，推動我國在“不確定性結構分析與優化設計”相關領域的研究發展。
來源：中國力學學會
展開 不同溫度下，PBT-GF30零部件力-位移曲線及失效
3-2 產品可靠性分析
上述仿真分析是確定性的，即忽略了實際情況中的不確定性來源。在產品設計生產過程中考慮不確定性因素越晚，則需要設計更改的時間越晚，這樣實施起來的成本就會很高。同時，考慮組件結構可靠性的所有不確定性，需要大量的仿真計算工作。
圖6. 在設計前期考慮產品的各種不確定性，可以有效減少設計變更成本和時間花費
這里我們考慮纖維取向不確定性對結構可靠性的影響，研究產品在準靜態載荷下的變化，考慮其失效指標（FI）的分布情況。
按照圖1所示的UQ分析流程進行產品可靠性分析：
●首先進行DoE樣本點的準備，按照二階取向張量均勻分布的要求生成10個樣本點，每個樣本點使用Digimat進行零部件性能仿真分析并計算FI。
●利用上述10組結果進行高精度ROM訓練和驗證，即7組樣本進行訓練，3組樣本進行驗證，結果表明預測模型和高保真仿真模型之間非常匹配。
●之后利用上述高精度ROM進行產品可靠性分析，以評估纖維取向的不確定性對結構可靠性的影響，針對五種纖維取向波動情況進行研究，每種情況調用1000次ROM進行計算，結果表明當纖維取向不確定性大于0.05時，產品可靠性開始下降；當外載荷降低20%時，纖維取向不確定性即使達到0.2，產品可靠性也不會降低。
圖7.
展開 更多內容也將在接下來的幾期逐步介紹，歡迎大家持續關注~
問題背景
對于水壩來說，每年在不同季節的河水徑流量變化很大，一旦發生洪水而沒有及時預警做好準備，則很有可能會造成潰壩這種毀滅性的災難。對核電站來說，由于它的運行需要大量的冷卻水，而無論是河水還是海水，在特定情況下也都存在著進水口堵塞可能，導致反應堆不能得到及時的冷卻，造成堆芯融化的風險。至于各種工廠所關心的廢水排放達標問題，也必須關注當地的河流實際情況，分析污染物的擴散速度和面積。總之，對水文環境的分析和預測在我們日常的生產生活，尤其是核電站的運營中十分重要，而有效的水動力分析模擬軟件TELEMAC-MASCARET正能幫助我們解決這些問題。
水環境模擬的不確定性
一般來說，采用TELEMAC-MASCARET 軟件所進行的簡單模擬都是近似性的，這主要是因為實際水文環境的復雜和不確定性，使得我們無法精準測定實際水流特征的諸多參數，而各種不確定的數據如初始條件，邊界條件乃至天氣影響等等更使得這一模擬的不確定性大大增加。
因此，為了得到更好的貼近實際的模擬結果，我們需要對可能存在的不確定性進行量化，以及采取參數優化和干擾預報等方式，使我們的模型更接近于實際情況。所謂不確定性量化，也就是研究不確定性對模型輸出的影響，如敏感性分析等。除此之外，數據同化（在近似模型和測量之間進行取舍，以更好地模擬和預測）也是行之有效的方法。
展開 在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性。常見的IC封裝問題如：充填不完全、空孔、金線偏移、導線架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項目相當完善，以準確的材料量測為基礎，除了基本的流動充填與硬化過程模擬；并延伸到其他先進制造評估，例如 : 金線偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過程、應力分布與結構變形等。透過精準的模擬可以預測及解決重大成型問題，將有助于產品質量提升，更可以有效地預防潛在缺陷；藉由模擬優化達到優化設計，并縮減制造成本和周期。
芯片布局評估
? 顯示動態熔膠流動行為
? 評估澆口與流道設計
? 優化流動平衡
? 避免產生氣泡缺陷
結構驗證
? 應用流固耦合（fluid-structure interaction）算法預測金線、導線架、芯片偏移、芯片變形等行為
? 可與ANSYS及Abaqus整合，共同分析結構強度
制程條件影響預測
? 模擬實際生產的多樣化制程條件
? 計算制程改變所造成的溫度、轉化率和壓力分布
? 預測氣泡缺陷（考慮排氣效果）與翹曲
后熟化制程翹曲與應力分析
? 顯示經過后熟化階段的應力松弛和化學收縮現象
? 計算溫度、轉化率與應力分布并預測可能產生的變形
高階材料特性量測
? 可量測反應動力、黏度、黏彈性提供流動仿真
? 黏彈應力釋放、化學收縮率、熱膨脹收縮效應達成精準預測翹曲
Moldex3D 支持多種封裝制程模擬轉注成型與覆晶底部填膠模擬。
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IC封裝是以固態封裝材料 (Epoxy Molding Compound, EMC)及液態封裝材料(Liquid Molding Compound, LMC)進行封裝的制程，藉以達到保護精密電子芯片避免物理損壞或腐蝕。在封裝的過程中包含了微芯片和其他電子組件(所謂的打線)、熱固性材料的固化反應、封裝制程條件控制之間的交互作用。由于微芯片封裝包含許多復雜組件，故芯片封裝制程中將會產生許多制程挑戰與不確定性
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平行平板表面不規則度分析
本文主要介紹Opticstudio如何對表面不規則度進行公差分析：
如何使用公差操作數TEZI指定RMS公差
表面不規則度的頻率參數和RMS振幅參數如何影響波前傳輸
透鏡表面不規則度的不確定性使得其公差分析不那么簡單。
我們要強調的是，盡管分析魯棒性及其對透鏡系統性能的影響至關重要，但沒有任何透鏡設計師會因為不確定如何將魯棒性分析納入設計中，而停止使用現有的軟件工具進行透鏡系統設計。這種務實的方法也應當適用于平面透鏡，包括超透鏡。通過VirtualLab Fusion，我們提供了一系列日益擴展的工具和技術，用于精確高效地設計和仿真平面透鏡，幫助您在工作中探索它們的潛力。
在未來的工作中，海克斯康還將結合先進的人工智能/機器學習方法，利用現有數據庫和實驗測試數據，實現材料數據的擴充，為用戶提供更多高精度的復合材料模型；同時，也會將上述不確定性量化分析解決方案應用于更多的材料特征（例如聚合物材料參數和纖維長度），以及更多種類的聚合物材料上。
堅持采用有利于選擇最佳設計的方法，可提高最終產品的質量。工程團隊往往會對其設計進行過高或過低的評估，因為他們不能確切地確定所需的公差。通常，這會導致所需的材料、成本和時間增加。大多數工程師都熟悉優化技術，但魯棒性評估可進一步為高質量提供保證。
電子設計和制造中的魯棒性
制造單個電子組件會產生偏差，裝配流程也會導致不一致性，這已不是行業秘密。而這正是我們需要六西格瑪等設計指南的原因所在。六西格瑪質量水平要求制造流程生產出的產品缺陷率不超過百萬分之
Fine Design3D 是一個多學科葉輪機械穩健設計優化工具，其獨特的 CAE 環境優化軟件融入了嵌入式設計系統、最先進的優化算法、敏感性分析、不確定性分析、多學科優化和穩健的設計優化能力。
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透鏡表面不規則度的不確定性使得其公差分析不那么簡單。通常情況下，透鏡供應商通過對樣品的平均表面誤差進行測量得出RMS公差并提供給使用者。
固體域網格與高效并行能力
內嵌網格模板，自動分配拓撲結構和邊界條件，具備多種復雜幾何結構劃分功能（間隙、倒圓、氣封、涵道、遠場等），在支持多種求解器輸出接口情況下做到16核并行生成1億網格僅需2分鐘
2.仿真分析-比較之傳統非定常快2個量級的速度求解非定常問題
●Fidelity適用于亞音速/跨音/超音速等多種速度范圍求解
●Fidelity獨有的非線性諧波法和不確定性分析功能
雙方就結構力學有限元分析、流體力學仿真分析，水動力學仿真分析、幾何劃分與網格生成算法、數據不確定性分析等技術領域進行深入交流，后期將在溯源算法、氣動載荷仿真、核電管道分析、巖土模型算法等課題上展開進一步合作。此外，雙方也將在數字孿生流域、核電專業設計軟件等具體業務層面展開合作。此次會議，雙方希望進一步加深技術合作，持續進行周期性的溝通，以及相互派遣工程師進行駐場交流。
為普及和推廣云原生水動力仿真軟件的使用，讓更多用戶體驗云端水動力仿真軟件的簡單易用性，并通過不確定性分析技術強化水利領域數字孿生能力，遠算科技在11月24日成功舉辦“格物云CAE水動力仿真線下培訓”。
