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仿真流程集成与多学科优化设计

姓名：刘丙权

职务：SeniorApplicationEngineer

公司：ANSYS

法拉利汽车过去20年的仿真应用经验

系统工程

?PIDO—工具集成

?复杂系统和多物理域

耦合分析

设计探索

?支持定义设计准则

?对设计全局的敏感性分析

?单目标/多目标优化设计

产品部件的设计验证

?满足设计要求

?虚拟验证

单个部件的失效分析

?理解工作原理/为什么失效

应用程度和应用领域

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

2

关于仿真设计问题的思考

?仿真驱动研发-优化设计

?结构强度、热性能、电磁性能、成本等是否达到最优

?多个相关性能的综合考虑

?缺失材料数据？

?仿真结果与试验有偏差？

?加工的公差、材料属性的随机性对设计的影响？

?仿真流程自动化—重复性仿真工作能否减少？

?仿真流程标准化—不同Level工程师仿真结果的保证？

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

3

内容提要

1

PIDO仿真流程集成与多学科协同优化

2

optiSLang与产品设计的紧密结合

4

PIDO是什么？

PI(Processintegration)DO(DesignOptimization)

流程整合与自动化

基于鲁棒性的优化设计

?流程自动化

?确定参数相关性

?集成CAECAD工具

?降低复杂性

?开放且灵活

?了解您的设计

?以最少的工作量优化您的

?构建可复用APP

产品

?可集成于Minerva

?验证鲁棒性和可靠性

?“非仿真专家的仿真应用

?为数字孪生创建高保真度

的ROM模型

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

5

PET瓶制造工艺案例—分析流程

?基于ANSYSoptiSLang建立完整且自动优化的设计流程

‐各求解器之间自动传递数据

Costcalculation

StaticStructure（ANSYSMechanical）

CFD（ANSYS

Fluent）

DatacreationwithExcelmacro

CFD（ANSYSPolyflow）

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

6

optiSLang提供多学科协同优化平台

?灵活地构建（参数化）工作流;集成任意CAX工具

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

7

博世案例-ECU仿真APP搭建

针对ECU关键部件搭建自动化仿真流程

?模块装配APP

?电子部件热仿真APP

?EBS热评估仿真APP?……

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

8?2020Ansys,Inc./Confidential

博世案例-电子部件热仿真APP

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

9?2020Ansys,Inc./Confidential

博世案例-EBS热评估APP

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

10?2020Ansys,Inc./Confidential

博世案例-工程师仿真时间大幅缩减

?总体时间节省45%以上

?前处理、后处理、报

告的时间大幅缩短

?设计讨论的时间增加

10%

应

用

之

前

应

用

之

后

ANSYSINNOVATIONCONFERENCE2020

optiSLang与产品设计的

紧密结合

12

Optislang与产品设计周期的紧密结合

理解设计

探讨参数敏感性，降低复杂度并生

成最佳元模型

设计提升

优化产品设计性能

CAE-Data

RobustDesign

Measurement

Data

模型标定

识别重要参数，对仿真与测试进

行最佳拟合

设计质量保证

保证设计鲁棒性和可靠性

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13

模型标定/参数识别—提高仿真置信度

汽车万向节橡胶轴套模型标定案例

连接器设计标定案例

?挑战：选择正确的超弹性材料模型，确定材料参数

?方案：仿真与试验整合于optiSLang平台

?拓展应用：多种材料本构及参数确定；模型边界设置标定

?挑战：复杂过程曲线要求，目前人工标定耗时且非最优解

?方案：区分插/拔过程的敏感性分析；拟合仿真与设计标准

?应用：可以满足复杂设计标定，提升团队设计能力

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多学科优化设计—设计空间探索

3D打印机优化设计案例—TruLaserCenter7