多學科仿真
關注創建者：Ansys中國 創建時間：2022-01-19
多學科仿真的視頻教程
Altair多學科解決方案及應用
Altair多學科解決方案及應用 適用人群：所有CAE工程師，對多學科優化感興趣的工程人員及在校學生 Altair 多學科解決方案及應用【已結束】 直播時間：2019-09-19 19:30 ? HyperWorks多學科仿真平臺 ? 多學科仿真應用方向 ? 多學科仿真應用案例 ? 答疑 主要涉及： 電磁結構耦合 仿真流固耦合 仿真機構結構耦合 仿真機構流體耦合 仿真電磁
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Altair SimLab? 求解器和多物理場仿真網絡研討會
Altair SimLab? 求解器和多物理場仿真網絡研討會內容大綱： 1） SimLab多學科仿真平臺和新功能簡介 2） SimLab中的結構求解器和熱求解器 3） SimLab中的優化 4） 基于SimLab的載荷映射和多學科仿真
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機電設備多學科及系統級聯合仿真
機電設備多學科及系統級聯合仿真 適用人群：從事機電設備物理場性能分析與耦合仿真以及面向多學科系統建模、1D-3D聯合仿真應用的研究人員、工程師等。
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多學科仿真的實例教程
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 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。
多學科協同仿真流程執行：在流程構建和發布后，各個學科的對應節點負責人可以按照流程定義的前后順序，開展仿真分析工作。
展開 MD Nastran唯一全面的多學科仿真方案
推出具有爆炸性震撼力的新產品是全球制造商們夢寐以求的競爭利器。然而，由于受到過高成本的限制、嚴格規則與認證要求、制造與后續服務的限制等很多工業因素的制約，許多企業難以實現。推出一個在質量和性能上均滿足現今消費者需求的新產品，現在比以往更具挑戰性，同時也是勢在必行。
這也說明為何全球頂尖的制造商和供應商依賴MSC.Software公司的解決方案來革新他們的產品開發過程。作為全球虛擬開發工具的供應商，MSC.Software公司幫助制造廠商實現加速產品上市時間、取得最大的投資回報、保證具有競爭性的市場領導地位。
MSC.Software的企業仿真方案使用詳細的數字產品模型模擬并驗證產品各個方面的性能、制定和跟蹤嚴格的設計目標、溝通協調產品開發，從而使產品創新和質量提高到一個最具競爭力的新水平。
企業研發面臨的各項挑戰
加速產品創新保持競爭優勢
企業持續開發新產品及改進產品的步伐，與加速產品上市時間、改善質量、符合標準和降低設計與制造成本等有關。新產品開發的必要性是顯而易見的：需要借助新開發過程來大幅度提升產品創新和市場份額。
多學科仿真恰好滿足這些挑戰，使制造商能夠仿真和驗證產品各方面的性能。由于去除了只能進行單學科獨立分析的羈絆，工程師可以更完整地了解產品與設計的特性，并且遠在做產品物理樣機試驗之前就知道它在真實工作環境中如何運行。隨著產品和裝配件越來越復雜，制造商需要有仿真方案能夠既易用又精確地處理復雜和大規模的問題。
MD Nastran—工業領域多學科仿真的領導者
為了把最全面的仿真分析技術應用到所有的領域，MD Nastran通過一個完全集成的系統提供了真正的多學科仿真。這是目前業界最強大和得到最廣泛應用的仿真方案，其中的基礎產品也是四十多年來用戶首選的仿真產品。
展開 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 Optimus是比利時Noesis Solutions公司專注研發的一款多學科仿真集成與優化設計軟件產品。通過Optimus平臺，可管理多學科的仿真流程及數據，自動顯示和探索設計空間，進行產品設計過程中的自動性能優化，實現多學科、多指標參數的均衡優化，能對產品設計部門的設計變更給出明確指導意見，在提高產品性能的同時降低成本、縮短設計時間。
產品介紹
?? 多學科仿真流程集成
多學科仿真流程集成是進行自動化優化迭代的基礎，是實現多學科協同的前提條件。Optimus支持對常用汽車領域三維建模、有限元仿真分析工具進行集成與調用，將不同部門、不同專業的仿真工具集成起來，比如結構、碰撞、NVH、熱、流體、電、磁、光學等學科的仿真工具，在同一平臺下自動調用各工具，執行多學科耦合仿真分析。
?? 試驗設計
科學地確定試驗或仿真方案中的參數組合，采用少量代表性的試驗方案，快速探索整個設計空間，實現參數的靈敏度分析、相關性分析，辨別關鍵參數，幫助用戶深入了解設計問題。
?? 代理模型
基于試驗設計/實驗測試得到的數據，建立反映設計參數與產品性能之間關系的近似模型，以數字化模型替換耗時仿真，大幅度提高優化效率。
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多學科仿真的最新內容
2.【2025年二等獎】史浩然 | 比亞迪股份有限公司，電動汽車輪轂電機多學科仿真設計集成平臺：利用Ansys強大的API接口，結合電機研發工作中多物理場仿真，建立多學科自動化仿真模板，大大提升了模擬效率，縮短了研發進程。
Adams（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是全球多體動力學仿真領域的標桿軟件，由 MSC Software 公司開發（現隸屬于 Hexagon 集團），憑借領先的虛擬樣機技術，成為汽車、航空航天、重型機械等行業系統級動力學分析的首選工具，全球市場占有率超 60%。
一、軟件核心介紹
Adams 是集建模、求解、可視化
MVSC 平臺：多學科仿真核心能力與工程服務全景
MVSC 平臺構建了覆蓋多學科仿真集成、優化設計、參數標定及可靠性與魯棒性分析的完整技術體系，面向新能源汽車、航空航天、精密光學等六大領域，提供從結構、流體、電磁到光學仿真的核心業務與工程服務。
本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。
01 案例背景
在通信與電力系統中，饋線夾用于固定高頻電磁場傳輸線（饋線），其核心要求包括：
保持饋線平直
傾斜度 ≤ 1°
夾緊間隙縮小 ≥ 0.5 mm
螺栓缺失工況下的安全性評估
本案例將分析：
饋線對夾鉗的傾斜影響
預緊螺釘是否足夠使夾鉗變形并固定饋線
單螺栓與雙螺栓安裝的對比
02 模型與材料參數
幾何結構
作者： Aliyah Mallak | Ansys市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys 高級應用工程師
為滿足全球人工智能（AI）發展需求而建立的數據中心，催生了前所未有的電力需求。2018年，美國數據中心耗電量為76 TWh，占美國總能耗的1.9%。而到2028年，美國數據中心的電力需求預計將達到325至580 TWh，約占美國總能耗的12%。
上述情況對AI數據中心的各個環節都提出了巨大挑戰
高性能計算的瓶頸
在實際的工作和科研中，許多人會遭遇一個令人費解的困境：
明明想要通過增加核心數來提高計算效率，但是隨著并行計算核心數的不斷增加，原本期待的加速效果并未如約而至，計算效率的曲線非但沒什么變化，甚至開始不斷下降。
而影響計算效率的因素除了“算法的優化”，像“數據相關性”、“負載平衡”等也涉及其中，下面我們就來講講各個因素為何會影響算例的“最佳并行規?！?。
多學科仿真：全域覆蓋，精準復現真實工況
突破單一物理場局限，實現結構、流體、熱、電磁、聲學、多體動力學深度耦合。
投影物鏡案例分析
簡介
投影物鏡作為光刻、投影顯示等領域的核心光學成像系統，由前級聚光、中繼像差校正及后級投影多組透鏡單元構成，通過多級光線會聚與像差校正消除球差、色差等畸變，實現大視場、高分辨率的清晰成像，其成像精度與畸變控制能力直接決定終端設備的性能表現，需嚴格滿足高精度光學系統的設計標準。本項目基于 OAS 光學軟件，通過幾何與波動光學跨尺度仿真
國防航天與高端裝備領域：在國產化要求嚴格的多學科設計仿真場景中，集合數千核仿真計算資源，支撐多組織、多項目并行協同設計。
信息與通信領域：在某 ICT 行業頭部企業的核心研發體系中，實現仿真任務 7×24 小時不間斷運行，并在大規模并行計算場景下保持線性加速效果。
