整機的案例
整機全三維仿真技術加速航空發動機研發
整機全三維仿真技術作為加快航空發動機研發的數字引擎，可在虛擬數字空間實現發動機整機全三維性能高精度快速預測，解決發動機整機匹配問題，縮短研發周期、降低研制風險和成本，實現從傳統設計到預測設計的模式轉變，加速航空發動機研發進程。
圖1 項目研究方案
傳統航空發動機的研制采用的是“設計、試驗驗證、修改設計、再試驗”反復迭代的串行研制模式，特別是整機性能更是需要通過大量的試驗進行驗證，這將導致驗證周期長、試驗成本和風險高，無法滿足當前航空發動機快速研制的需求[1,2]。目前，整機性能評估方法主要停留在一維階段，各個部件之間的參數傳遞精度、維度都比較低，極大地影響了發動機整機性能參數的準確評估[3]。隨著計算流體力學（CFD）技術和信息技術的快速發展，發動機整機全三維仿真已經成為可能，該技術可預測發動機穩態條件下的整機性能、預估部件之間匹配工作狀態、指導部件之間一體化設計、為部件設計提供技術依據。同時，整機仿真工作有助于促進航空發動機整機研發從一維向三維設計發展，極大地提高航空發動機總體設計精度和水平，進一步完善航空發動機設計體系。
研究方案
為快速形成整機全三維仿真能力，加快推進整機仿真技術在發動機工程研制中的轉化運用，急需做到提高仿真精度和加快仿真進度。為此，創新團隊按照航空發動機正向研發的思路，提出了航空發動機整機CFD仿真方法研究方案，如圖1所示。一方面，為提高整機仿真精度，通過開展整機復雜模型建模方法、網格生成技術、高精度求解算法等方法研究，形成一套適合工程使用的整機仿真方法與工具；另一方面，為加快仿真進度、縮短整機仿真周期，開發了一套標準化的整機仿真平臺，優化仿真流程、集成核心算法、固化仿真經驗，最終建立整機全三維仿真設計體系，以支持航空發動機快速研制。
展開 航空發動機整機三維氣動仿真研究進展
現有的整機全三維仿真技術各有其優劣勢，后續的技術發展需要在仿真資源、精度和技術難度等方面統籌考慮。
在部件設計完成后，雖然通過了部件級的仿真驗證，但仍須進行大量部件級和整機性能試驗，以確保單個部件及整機的性能滿足一維設計要求。這種部件級和整機試驗周期長、費用高，若測試得到的性能不滿足設計要求，須重新進行詳細設計，導致設計過程反復拖延進度，迫切需要發展整機三維氣動仿真技術。
整機全三維仿真技術概況
計算流體力學（CFD）發展至今，在數值算法、模型和仿真工具等方面均取得了重大突破，加之高性能計算的普及應用，使得對發動機整機進行三維氣動仿真成為可能。通過整機仿真可以提高發動機整機設計精度和水平，大幅縮短設計周期，具體表現在以下兩個方面。
第一，模擬整機在復雜環境或極端條件下的性能。通過整機全三維仿真，可以了解整機匹配下發動機的流場細節，如發動機各種間隙流動情況、部件間匹配情況、冷卻空氣的分配情況等，也可以驗證當某個部件部分缺失、超溫或超速情況下的整機全三維性能，以及發動機在高空低雷諾數的整機全三維性能。
第二，輔助整機試驗設計，部分替代試驗。整機仿真的結果可以指導發動機整機試驗的探針布局，以便提高測試效率及有效性、降低整機試驗風險，縮短整機試驗周期。
展開 兩機仿真丨624所：整機全三維仿真技術加速航空發動機研發
整機全三維仿真技術作為加快航空發動機研發的數字引擎，可在虛擬數字空間實現發動機整機全三維性能高精度快速預測，解決發動機整機匹配問題，縮短研發周期、降低研制風險和成本，實現從傳統設計到預測設計的模式轉變，加速航空發動機研發進程。
傳統航空發動機的研制采用的是“設計、試驗驗證、修改設計、再試驗”反復迭代的串行研制模式，特別是整機性能更是需要通過大量的試驗進行驗證，這將導致驗證周期長、試驗成本和風險高，無法滿足當前航空發動機快速研制的需求[1-2]。目前，整機性能評估方法主要停留在一維階段，各個部件之間的參數傳遞精度、維度都比較低，極大地影響了發動機整機性能參數的準確評估[3]。隨著計算流體力學（CFD）技術和信息技術的快速發展，發動機整機全三維仿真已經成為可能，該技術可預測發動機穩態條件下的整機性能、預估部件之間匹配工作狀態、指導部件之間一體化設計、為部件設計提供技術依據。同時，整機仿真工作有助于促進航空發動機整機研發從一維向三維設計發展，極大地提高航空發動機總體設計精度和水平，進一步完善航空發動機設計體系。
研究方案
為快速形成整機全三維仿真能力，加快推進整機仿真技術在發動機工程研制中的轉化運用，急需做到提高仿真精度和加快仿真進度。為此，創新團隊按照航空發動機正向研發的思路，提出了航空發動機整機CFD仿真方法研究方案，如圖1所示。
展開 【設計思路】你知道電子產品整機結構設計嗎?它有什么要點?
二、電子產品整機結構設計的內容
電子設備結構設計和生產工藝的任務就是以結構設計為手段，保證所設計的電子設備在既定的工作環境條件和使用要求下，達到技術條件所規定的各項指標，并能穩定可靠地完成預期功能，即保證電子設備的可靠性。
根據產品的技術指標和使用條件，整機結構設計應包括以下幾方面內容：
(4)典型機械結構件設計
具體包括：
① 根據技術要求和所選定的結構形式確定整機或分機(插箱)的機架、底座和面板結構。
② 進行剛強度分析或計算，周密地考慮可維修性及其設計，進行造型、色彩設計。
③ 各種附件設計等。
④ 人機工程設計，以便于安裝、調試和操作、維護。
(5)機電連接設計
具體包括：
① 分機或單元之間、整機與外部設備及電源之間、分機與天線之間的機電連接形式和安排。
② 連接元器件的選擇。由于連接元器件對保證產品正常工作有重要的作用，因此在整機結構設計時，必須做到連接可靠，不引入干擾，裝卸方便。
(6)整機布線設計
具體包括：
① 根據不同類型的整機電路結構及其組合設計的特點，從整機接口出發，按單向性布線的原則，合理完成接口、印制板組裝件、母板、面板元器件及部件之間的導線布線、走線路徑與連接關系設計。
② 確保導線束的綁扎、輻射、彎曲、分支及其焊接及加固所需的空間、面積、距離與間隙。
③ 形成“整機導線走線圖”和“導線接點表”，保證整機導線及導線束的走線與安裝。
三、電子產品整機結構設計的基本原則
電子產品的整機結構設計是一個復雜的系統工程，需要考慮的要素很多，不僅要考慮單一要素設計的合理性，更要考慮各種設計要素的整體性。
展開 
參數化高精度的整機模型對風機設計的意義
圖4 在S4WT軟件中構建參數化高精度模型并做模態分析
通過整機模態分析得到了系統在28.5Hz附近(28.21Hz)的模態特征頻率及模態振型，并找出在該階頻率下模態應變能最大，即對系統振動貢獻最大部件為主軸和一級行星架齒輪的襯套。通過整機系統級瞬態分析，發現產生振動的原因在于齒輪嚙合位置變化產生的剛度變化引起齒輪振動，進而通過軸承傳遞到整個傳動系統。
圖5 參數化高精度整機模型瞬態分析
通過對原型樣機做相關性分析，通過構建高精度整機模型進行分析，成功發現并解決了該風機廠商故障問題。如果不建立高精度整機模型，是無法實現以上分析的。當然要是在設計階段就能進行這樣的分析，就能避免類似的故障問題的發生。
6.結論
采用基于非線性有限元、柔性體結構動力學、空氣動力學及控制的全耦合方法，并利用參數化建模構建風機的參數化高精度模型，可以充分考慮風機各系統和部件之間各種非線性的耦合效應，并使原本脫節的風機設計流程關聯起來，從而準確模擬風機動態行為。這一全新的設計理念可以幫助風機廠商縮短開發周期并提高產品質量，同時為認證機構評估和改善認證規范提供了有力的武器。在風機行業面臨嚴峻挑戰的今天，參數化的高精度整機模型及其背后的設計理念對風機行業具有非常重要的意義。
展開 基于SimSolid的立式加工中心整機模態分析
圖7 立式加工中心整機一階模態
圖8 立式加工中心整機二階模態
圖9 立式加工中心整機三階模態
結論
運用SimSolid軟件對立式加工中心整機進行模態分析，無需對結構體特征進行簡化，避免了繁瑣的網格劃分，同時在裝配體導入后自動定義各部件間的連接方式能夠免除絕大部分復雜連接操作，大大縮減了前處理階段的時間成本。SimSolid軟件的求解速度相對于基于傳統有限元法的CAE軟件具有極大的優勢，對比基于有限元法的分析，結果仍然具有準確性，為機械行業新產品的研發與優化提供了有效的技術支持。
基于SimSolid的立式加工中心整機模態分析
在完成對整機各部件間連接方式的定義后，對各部件賦予材料屬性，并對墊鐵的底面設置固定約束，對整機進行固有模態分析。
圖6 連接定義四（墊鐵-地面）
求解與分析
為了驗證無網格技術在求解精度上的可靠性，我們將SimSolid分析結果與運用傳統有限元法進行模態分析的整機結果進行對比，如表1所示。可以看到，基于有限元法的整機模態分析與基于無網格法的整機模態分析在數值上仍然存在一定的差異性，差異率在20%以內，但是考慮到在運用有限元法進行分析時，為了確保網格質量，常對結構體進行特征簡化如去除半徑較小的圓角等，對于加工中心整機這樣的復雜裝配體而言，特征簡化必定會造成結構體的性能變化，因此，基于無網格法的模態分析結果依然具有一定的準確性與價值。
表1 整機模態分析固有頻率對比
性能對比
有限元法
無網格法
差異率
一階
88.86
105.67
+ 18.92%
二階
100.35
118.44
+ 18.03%
三階
150.18
179.99
+ 19.85%
圖7為一階模態，振型主要表現為主軸箱與滑板箱在X軸方向上的前后移動，振型最大處發生在主軸箱頭部；二階模態如圖8所示，主要為立柱上各部件在Y軸方向上的左右移動。在三階模態中，主軸箱與滑板箱在Z軸方向上的上下移動明顯，同時床身等在X軸方向上也有前后移動發生。
展開 基于samcef的一種機床整機剛度的優化設計方法
發明公開了一種機床整機靜剛度的優化設計方法，包括以下步驟：應用pro/E軟件建立機床整機簡化模型；將機床簡化模型導入samcef軟件中，建立整機有限元模型；對整機大件結構剛度特性進行參數化，確定設計參數和設計空間；應用中心復合試驗設計方法選取有限元分析的試驗樣本點；對試驗樣本點進行有限元分析，得到樣本點的整機靜剛度響應值；簡歷大件結構剛度特性參數與機床整機靜剛度的響應面模型；分析各大件結構剛度對機床整機靜剛度的靈敏度，確定靜剛度薄弱環節，進行優化設計。該發明通過有效地確定機床整體各結構對機床整機靜剛度的靈敏度及發現制約機床靜剛度提高的薄弱環節，為機床結構優化設計提供重要的依據以及指導設計人員對機床薄弱大件結構的優化設計。
具體步驟詳細見附件。
一種機床整機靜剛度的優化設計方法.pdf
展開 面板測試 vs 整機測試：消費電子質量賽道，正在迎來新一輪設備升級
而支撐起這道質量防線的，正是顯示面板測試與終端整機可靠性測試兩大核心體系。二者同屬電子檢測領域，卻在測試對象、技術邏輯、應用場景上差異顯著，也直接決定了測試設備廠商的技術方向與市場布局。
一、核心區別：測部件，還是測整機？
顯示面板測試：聚焦屏幕本身，是面板出廠的關鍵關卡
顯示面板測試以 LCD、OLED、柔性 AMOLED 面板及觸控模組為對象，貫穿面板制造全流程。主要驗證屏幕光學、電學、力學及材料性能，包括壞點檢測、亮度色彩均勻性、觸控精度、折疊耐久、折痕平整度、層間結合力等，直接決定面板能否合格流入終端組裝，核心客戶為京東方、維信諾、華星光電等面板及模組廠商。
終端整機可靠性測試：面向完整產品，是品牌質量的最后防線
整機可靠性測試針對組裝完成的手機、平板、智能穿戴等整機產品，模擬用戶真實使用場景，驗證整機在跌落、高低溫、濕熱、振動、擠壓、按鍵疲勞、防水防塵等環境下的穩定性，避免結構開裂、功能失效等問題。
二、技術差異：精密測量 vs 環境模擬
從技術方向來看，兩大測試賽道壁壘清晰：
顯示面板測試
核心偏向光學檢測、精密測量、材料力學，追求微米級精度，如折痕深度、平整度量化、微小缺陷識別等，對光學系統、高速成像、智能算法要求極高。
終端整機可靠性測試
核心偏向環境模擬、結構強度、疲勞耐久，更注重多場景復合工況模擬與長期穩定運行，實現對整機耐用性的全面驗證。
三、行業趨勢：專業化 + 一體化，成設備廠商破局關鍵
隨著新型顯示與折疊終端快速普及，行業對測試設備的要求持續升級：
一方面，專業化深耕必不可少，面板測試需緊跟超薄、無跡折疊、高耐久等技術趨勢，提升精密測量能力；整機測試需適配折疊結構、多形態交互，強化環境與力學綜合測試能力。
展開 [用戶培訓]6月24日整機性能分析與油耗綜合優化研討會
Date
24 Jun 2014
Event Type
Seminar
LMS Office
LMS China
Country
China
Place
長沙
Participation fee
免費
會議亮點：
如何建立工程機械與商用車輛虛擬整機模型？
如何進行發動機與整機（傳動、液壓）的匹配優化？
如何準確預測整機油耗？
如何進行發動機、液壓、傳動、熱管理等關鍵系統集成與控制策略開發？
油耗等運營成本以及環境保護的壓力使得工程機械與商用車輛行業面臨更多的挑戰，在提高整機性能的同時盡可能的降低燃油消耗成為企業的核心競爭力。如何準確預測整機油耗？如何進行發動機、液壓、傳動、熱管理等關鍵系統集成與控制策略開發？在這種情況下，產品的設計需要采用新的技術和方法。無論是對零部件設計優化，還是對子系統集成和構架設計，機電一體化系統仿真無疑是目前最好的選擇。
展開 《虛擬樣機整機結構特性邊界元仿真》
【基本信息】 ISBN：7111140850 187 尺寸：小16開 印張：12.25 印次：1 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書分析了虛擬樣機整機結構特性仿真的建模過程；介紹了邊界元件的建模方法，并給出了一些相關的邊界元程序；論述了虛擬樣機整機特懷仿真邊界元建模過程及其整機中結合部處理方法；給出了機器人、機床和并聯機構的應用實例。本書可供高等院校機械類專業研究生及高年級本科生教學使用和科研及工程技術人員參考。
【作者簡介】
黃玉美，女，1941年生，河南人。西安理工大學教授，博士生導師。1964年赴日本東京都立大學訪問研究兩年。多年來從事數控裝備的設計方法，結合部理論與結合技術、整機特性預測及預測補償控制的共性技術研究和新型數控裝備的研究開發工作，先后負責研究，開發、試制了切削加工機器人，六軸聯動串聯混合原理數控機床、自動導航物流車，車銑復合數控機床、搬運機器人，移動機器人及一些新型原理的功能部件。科研成果獲省部級科技進步獎10項（其中一等然一項，二等獎四項，三等獎五項）發表學術論文100多篇。
展開 
航空發動機整機流固熱耦合仿真
隨著計算流體力學的發展以及計算性能的提升，對航空發動機整機仿真成為了可能，本教程對KJ66航空發動機進行整機仿真，整機仿真結合氣動、傳熱、燃燒、多相流、固體應力，將航空發動機從冷態計算至熱態，即仿真始于冷態，終于熱態。
KJ66航空發動機幾何模型如圖，對航空發動機氣熱彈耦合仿真，計算采用穩態，氣動的計算采用求解粘性N-S方程的方法，燃油的噴射計算采用拉格朗日多相流，燃燒的計算采用有限速率的渦耗散模型，流體與結構的相互作用(FSI)采用雙向耦合的方式。
流體結構相互作用 (FSI)是指一種耦合的表面問題，其中流體模型的狀態取決于結構模型的狀態，反之亦然。這種相互關系可以是對稱或非對稱的。非對稱問題通常指單向耦合問題，表示其中一個模型是獨立的，另一個模型則具有關聯性。
流體結構相互作用(FSI)耦合交界面處的對應流體和固體移動時運動學特性（位置、速度和加速度）相同，受到的力也相同。
從流體傳遞到固體的信息是流體拉力，它由流體壓力和壁面剪切應力組成的。此傳遞發生在耦合壁面邊界流體-結構交界面）上。
從固體傳遞到流體的信息是固體的變形，尤其是流體-結構交界面的變形。
一般情況下，FSI模擬在運動學和力方面保持一致，稱為雙向耦合，在STAR-CCM+中，雙向耦合FSI問題是指從流體到固體和從固體到流體的交換的綜合采用并行求解方法。
進行航空發動機整機氣熱彈耦合仿真的STAR-CCM+版本為STAR-CCM+ 2206.
將航空發動機整機從冷態模型計算至熱態模型后發動機伸長約1mm。
詳細計算結果如下：
速度
溫度
溫度
位移
固體應力
文章來源：STAR CCM仿真學堂
展開 兩機仿真丨航空發動機零部件、整機級三維數值仿真技術詳解
引入人工智能技術，一方面，結合發動機物理規律和機器學習方法，獲取融合多系統特征的發動機降階模型，并在此基礎上進行多學科耦合仿真，可實現高效率求解、獲得高精度數值解，拓展仿真應用技術的邊界；另一方面，利用知識計算技術，引入試驗、裝配及使用數據特性因子，構建適合航空發動機全流程仿真的統一權威真相源，提高模型的應用范圍和仿真的可信度，若進一步與實時數據結合，可構建高保真發動機數字孿生體，實現發動機的整機實時仿真，并提供獨特且有價值的可視化展示。
部件／ 整機級／ 飛機發動機一體化全三維高保真仿真
隨著計算機技術的飛速發展，E級（Exascale）計算機于近年投入使用，其超大
規模的計算資源和對復雜模型的分析能力將給航空發動機仿真帶來前所未有的發展機遇，目前航空發動機仿真中存在的因計算能力不足無法開展的問題將可能得到完美解決。
對于全發動機湍流燃燒及整機進排氣耦合模擬，當前普遍采用RANS方法降低部分網格量進行典型狀態的差量計算，但對于渦扇發動機非設計狀態的非定常仿真，包含全環旋轉部件、二次流、燃燒化學和耦合熱傳導等復雜幾何和復雜流動現象，必須保證網格數量，其計算量無疑是巨大的。例如渦輪葉片的壽命預測是一個典型的多學科問題，要求模擬外部空氣動力學問題、冷卻通道流動、熱傳導、結構動力學和壽命預測，葉片故障通常由局部現象主導，因而高保真度仿真將會是提高壽命分析可靠性的基本因素，實際的分析只能采用高低保真度模型混合的方法，結果偏差較大。Burdet和Abhari估計準確模擬膜冷卻渦輪葉片所需要的網格點數在5000萬到1億個。
展開 航空發動機整機有限元模型轉子動力學分析
航空發動機整機有限元模型轉子動力學分析.pdf
航空發動機整機有限元模型轉子動力學分析.pdf
航空發動機整機有限元模型轉子動力學分析.pdf
電子產品整機結構設計的一般性思路
一、電子產品整機結構設計簡介
電子產品的設計通常包括電路設計和結構設計。
電路設計就是根據產品的功能要求和技術條件，確定總體方案并設計原理框圖，并在此基礎上進行必要的計算和試驗，最終確定詳細電路設計圖紙并選定元器件及其參數。
圖： 整機結構設計流程
視頻來源：站酷Kujiral
