MSC院解决多学科设计难题
- 来源:中国计算机报
- 关键字:MSC院,学科
- 发布时间:2010-10-08 14:20
每个学科的专家大多依据经验办事，拇指规则盛行，或者是使用单一学科仿真工具。然而很多设计变量在许多学科中本身就存在着重叠。
如今的企业都在持续加快产品研发的速度，参与日益加剧的国际竞争。从“各自为战”的局面中剩余出来的研发时间和费用在许多行业中再也不能被浪费。许多生产厂商需要硬着头皮完成日益苛刻的目标，如果每个设计学科都不与其他学科合作的话，这些目标则很难实现。现在我们需要一种新的解决方案，该方案不仅能优化产品，同时也能连接各个不同的设计学科。
MSC.Software 公司的定位是优于任何其他计算机辅助工程软件供应商，它能更好地应对上述挑战。MSC公司是进行绝大多数设计学科仿真的CAE技术的领导者。通过结合应用高新技术，同时采用Nastran 解算器、Adams 解算器、Marc 解算器等解决方案，仿真能力会进一步加强。MSC 为所有的工程师提供了一种真实的多学科仿真解决方案，该方案既满足了他们当今的需要，又满足了其今后的需求。
非线性分析
MD Nastran软件提供一系列非线性结构分析和热力分析，用户可以准确仿真真实的物理现象，包括频率相关与非频率非相关的非线性材料反应，材料失效，大变形和大轮换。因为能做金属、人造橡胶、塑胶、混凝土、土壤、复合材料、形状记忆合金等许多仿真，利用MD Nastran 软件，工程师在做出真实产品原型之前能验证产品各方面的性能。
多模型优化
MSC 研发的Solution 2000 在优化技术方面领先了20 年，这一梯度方案是用来解决单学科产品优化问题的。MSC公司认为，在提供多物理方案时，例如热结构和流固耦合等，是进行真正的多学科分析和优化的第一步。
最近，MSC 公司又研发了行业领先的整合工具，能同时在所有重要的设计学科之间进行优化。
MSC.Software的多模型优化技术结合了不同学科的模型，同时优化整体设计，达到更高标准的要求，例如产品性能、成本、生命周期和重量。优化过程自动执行每个模型，将数据在模型之间进行传递。多模型优化使用了响应面方法（RSM）研究，这一方法大大降低了选择设计空间和选取最佳设计方案的研究分析次数。多模型优化可以在达成一系列要求的同时评估大量设计方案，针对哪项设计是最优方案，给出客观的评价。选择最完整的设计空间的能力，意味着多模型优化方案要具备发现真正最优化方案的能力，而不仅仅只是局部的最优化方案，这也是现今设计团队必须要具备的一项能力。
产品模型的设计，可以发现先前未知的设计多样交互效应。一项典型的优化方案可以结合不同学科，同时允许每个学科做到完全控制自己的设计模型。
多领域集成
多领域集成集合了诸如FEA、MBD 和控制系统的分析领域，通过多领域集成，当该系统在有大范围空间运动并且与其他仿真系统进行复杂的交互作用时，系统仍然可以准确仿真产品零件的灵活性，执行多体动力学仿真。从MD Nastran的数据库中提取产生多体动力学仿真的灵活体，从而使仿真结果更加真实。要使产品设计的效率变得更高，动力荷载效应也就变得愈加重要。动力荷载很难预测到，有限元分析结果可能是从错误的负荷值上计算得到的。通过在仿真过程中，让MD Adams 解算器分析产品灵活性，工程师可以更加准确地预测负荷值。从Adams 到Nastran 解算器，后者提供了一种双向集成，MD Nastran允许在Nastran 中再次使用经过验证的Adams 解算器来进行仿真和频度反应分析。
多体动力学模型可以与改进后的控制系统模型相结合，通过使用例如Easy5或MATLAB 之类的软件包加以实现。用户可以将多体动力学模型添加到方块图中，利用控制系统设计软件，仿真此系统的全部动作行为。同样地，控制设计软件的实际控制部分也可以加入到多体动力学仿真环境中。
流固耦合
固体结构中通常会有流体状的空气或水，所以固体设计中要将固体和流体交互作用考虑进去。
流固耦合（FSI）分析可以对仿真复杂模型（例如气袋、储气罐晃动现象、滑水现象、爆破现象、水底爆炸现象、瓶灌装现象、血袋落下实验等等）进行分析。对于这些方面的应用，MDNastran 的SOL 700 模块非常适合于预测它们的结构性能和流体性能。结构反应的计算式基于LS-Dyna 的拉格朗日技术，而复杂的流体性能分析则是基于Dytran 的高级欧拉技术和有限体积技术。这两种技术都同时嵌入到MD Nastran软件中。在两个域中产生了一个耦合面，该耦合面能作为欧拉网格物质流的一个边界面，协助大量物质、动量和能量的传送到拉格朗日结构网格中，并最终使该网格变形。
对于那些需要计算流体力学（CFD）隐性方案的流固耦合应用（例如预测长期涡流）来说，MSC 的开放式流固耦合面向它们提供了联结了MDNastran 的隐性方案和第三方计算流体力学编码共同仿真流固耦合事件方案的技术。计算流体力学方案分析流体，而MD Nastran的解决方案是通过动态交换流体力和结构换位来计算产品结构性能。
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