Sigma Connectivity利用 RADIOSS 進(jìn)行有限元仿真來簡化開發(fā)流程

主要看點(diǎn)

行業(yè)
連接解決方案，工程服務(wù)

挑戰(zhàn)
進(jìn)行彎曲、扭轉(zhuǎn)、連接器穩(wěn)定性、撞擊和熱熔性等學(xué)科的仿真

Altair解決方案Altair HyperWorks優(yōu)點(diǎn)
? 降低許可證成本
? 縮減軟件供應(yīng)商和相關(guān)支持團(tuán)隊(duì)的數(shù)量
? 提供更廣泛的仿真產(chǎn)品組合

01 項(xiàng)目介紹
Sigma Connectivity 位于瑞典隆德市，是一家世界領(lǐng)先的開發(fā)服務(wù)組織。企業(yè)致力于為電信、安保、運(yùn)輸、航空、設(shè)備管理、汽車和醫(yī)療等諸多行業(yè)提供連接解決方案。為降低成本并簡化開發(fā)流程，該公司采用 CAE 軟件，并且最近將外部非線性仿真求解器更換為 Altair HyperWorks CAE 套件中的非線性求解器 RADIOSS。通過成功更換并采用 Altair 基于 unit 的靈活許可證系統(tǒng)，該公司能夠降低許可證成本并獲得面向各應(yīng)用學(xué)科的大量仿真工具，從而簡化和改善其開發(fā)活動(dòng)。得益于新的軟件配置，Sigma Connectivity 及其客戶將提供更有競爭力的定價(jià)，并能夠在開發(fā)流程的早期進(jìn)行復(fù)雜的虛擬調(diào)查研究。



02挑戰(zhàn)
連接解決方案的開發(fā)涉及各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，這些領(lǐng)域都需要進(jìn)行研究探討。諸如移動(dòng)電話等產(chǎn)品必須通過特定的測試，這些測試包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、連接器穩(wěn)定性、撞擊、熱熔性、敏感區(qū)域壓力以及設(shè)備失效等。與需要構(gòu)建昂貴樣機(jī)的物理測試相比，通過創(chuàng)建虛擬樣機(jī)并在產(chǎn)品開發(fā)流程的早期階段進(jìn)行仿真可節(jié)省時(shí)間和成本。在仿真過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤要比在構(gòu)建初始物理樣機(jī)之后才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤經(jīng)濟(jì)實(shí)惠得多。
Sigma Connectivity 采用的仿真流程包括撞擊和跌落測試仿真，用以確保關(guān)鍵部件在受到物體撞擊或跌落時(shí)不會(huì)損壞。通過這些類型的仿真，開發(fā)工程師可確保產(chǎn)品在受到撞擊或跌落時(shí)不會(huì)失靈。此外，它們還會(huì)查找可能影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性的裂紋和永久性變形。通過另一種仿真 - 熱仿真，工程師可研究如何避免熱量聚集區(qū)域和關(guān)鍵部件的溫度過高（以電話為例）。



顯示承壓情況的彎曲仿真

在 Sigma 集團(tuán)中，仿真在早期開發(fā)階段中便得到廣泛應(yīng)用，大約有 10-15 名工程師在開展工作時(shí)采用不同類型的仿真。對于移動(dòng)電話而言，我們在此僅以一項(xiàng)開發(fā)為例：Sigma 會(huì)在 2 周內(nèi)執(zhí)行 10-20 次仿真，并在開發(fā)階段重復(fù)此流程 3-4 次。

采用 HyperWorks 之后，我們能夠快速為工程師提供反饋，并且在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)有更明確的目標(biāo)。借助 HyperWorks unit，我們可以免費(fèi)使用套件內(nèi)的所有工具以及 Altair 合作伙伴聯(lián)盟提供的所有軟件，這能夠幫助我們更好更快地服務(wù)客戶，并為客戶提供更容易接受的價(jià)格。

為處理所有必要的仿真學(xué)科，Sigma Connectivity 必須購買各種軟件解決方案，而這些解決方案通常來自不同的軟件供應(yīng)商。為減少公司在軟件許可證上的支出，Sigma Connectivity 希望在減少軟件供應(yīng)商數(shù)量的同時(shí)，保持（最差情況下）或增強(qiáng)（理想情況下）供應(yīng)商處理所需仿真學(xué)科的能力。Sigma 工程師在其開發(fā)流程中最早應(yīng)用的 Altair 工具包括 HyperMesh（Altair HyperWorks CAE 套件中的前處理器）和 HyperView（用于進(jìn)行后處理）。通過更多地采用 Altair 工具并部署 RADIOSS 等求解器，公司努力削減軟件供應(yīng)商的數(shù)量并降低許可證成本。

03 解決方案
“底盤”項(xiàng)目組不想依靠其有限的內(nèi)部IT資源來開發(fā)新的CAE計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。它們請求Altair公司所推薦的系統(tǒng)集成商GNS Systems來為四個(gè)工程站點(diǎn)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的CAE解決方案。GNS負(fù)責(zé)提供完整的解決方案，包括設(shè)計(jì)、采購、安裝、實(shí)施以及持續(xù)的安裝后支持。

從易用性、處理器使用率和投資回報(bào)率的角度出發(fā)，該項(xiàng)目組考察了可能會(huì)在其新的HPC集群上使用的以下三個(gè)工作負(fù)載管理系統(tǒng)：LSF、Sun GridEngine和PBS Professional。

我們對包括價(jià)格和優(yōu)缺點(diǎn)在內(nèi)的各個(gè)方面均進(jìn)行了考察，最終我們發(fā)現(xiàn)，PBS Professional的功能最佳，且價(jià)格適中。它還允許我們查看代碼，這樣我們就可以按照我們想要的方式進(jìn)行相應(yīng)的配置。我們與 Altair 建立了很好的合作關(guān)系，實(shí)際上我們與其簽訂了全球軟件合同。與值得信賴的合作伙伴展開合作，對我們來說非常重要。GNS還就PBS Professional的支持提供了很好的反饋。



玻璃面板上的撞擊仿真

Sigma Connectivity 自 2004 年開始成為 HyperWorks 用戶（當(dāng)時(shí)仍為索尼愛立信）。最近，Sigma Connectivity 啟動(dòng)了一項(xiàng)基準(zhǔn)測試計(jì)劃，以將其外部非線性有限元求解器更換為 HyperWorks 套件中的 RADIOSS。

Sigma Connectivity 的開發(fā)流程始于概念階段，這一階段將采用 HyperMesh 對來自 CAD 系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在過去，已劃分網(wǎng)格的幾何隨后將通過外部非線性求解器進(jìn)行仿真，然后仿真結(jié)果會(huì)傳輸至 HyperView 進(jìn)行后處理。由于 Sigma Connectivity 利用 HyperWorks unit 獲得了 HyperWorks 套件中所有軟件的使用權(quán)限，因此可以免費(fèi)使用套件中的所有其他工具。

除 HyperWorks 工具之外，通過 Altair 基于 unit 的靈活許可證系統(tǒng)還可以獲得 Altair 合作伙伴聯(lián)盟提供的大量產(chǎn)品中所有其他軟件的使用權(quán)限。該聯(lián)盟提供了一個(gè)軟件應(yīng)用平臺(tái)，可供客戶使用現(xiàn)有的 HyperWorks unit 來調(diào)用第三方應(yīng)用程序，而無需增加額外的成本。通過采用現(xiàn)有 unit 來訪問 RADIOSS，公司可減少對外部求解器的使用需求，從而減少額外的許可證費(fèi)用，降低整體軟件成本。



撞擊仿真中的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，所有仿真類型均采用相同虛擬樣機(jī)進(jìn)行處理

為證明 RADIOSS 同樣非常適合所需的非線性有限元求解任務(wù)，Sigma Connectivity 采用先前的項(xiàng)目進(jìn)行基準(zhǔn)測試，該項(xiàng)目的開發(fā)復(fù)雜程度與移動(dòng)電話相同?；鶞?zhǔn)測試由 Altair 在隆德市進(jìn)行。在基準(zhǔn)測試中，工程師借助 Altair HyperWorks 來分析 Sigma 提供的給定輸入數(shù)據(jù)，用以定義正確的單元類型、連接器和 RADIOSS 中的其他單元，從而基本上得到與采用外部求解器時(shí)相同的屬性和結(jié)果。測試中設(shè)置了多種載荷工況和一些不同的情景，并將結(jié)果與使用先前求解器得出的結(jié)果進(jìn)行比較。在基準(zhǔn)測試獲得良好結(jié)果之后，得到 Altair ProductDesign 工程師支持的 Sigma Connectivity 決定在實(shí)際項(xiàng)目中使用 RADIOSS，同樣取得了成功。

現(xiàn)在，在采用 RADIOSS 求解器的情況下，Sigma Connectivity 仍使用 HyperMesh 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并且使用 HyperView 執(zhí)行后處理任務(wù)。此外，RADIOSS 適用于大多數(shù)動(dòng)態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)仿真，而 PBS Professional 和 e-compute 則適用于集群上的排隊(duì)系統(tǒng)。Altair 的 HPC 負(fù)載管理解決方案 PBS Professional 也可通過相同的 HyperWorks unit 獲得許可。



仿真結(jié)果顯示掉落的物體撞擊到網(wǎng)絡(luò)門控器。已識(shí)別失效原因，設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化且模型準(zhǔn)備就緒，可進(jìn)行最終的樣機(jī)構(gòu)建。

除了上文列出的工具之外，公司最近還開始使用 AcuSolve 進(jìn)行熱仿真，并使用 Evolve 為尚不存在的產(chǎn)品創(chuàng)建逼真的渲染效果。他們還計(jì)劃在不久之后使用 OptiStruct 進(jìn)行熱分析。目前為止，Sigma Connectivity 正在使用 Altair 合作伙伴聯(lián)盟中的材料數(shù)據(jù)庫 Total Materia，而且 APA 還將提供一些可能會(huì)對未來項(xiàng)目有幫助的額外工具。Sigma 工程師可借助其現(xiàn)有的 HyperWorks 許可證單元來直接使用上述所有工具，包括 HyperWorks 套件、PBS 和 APA 工具。

04 結(jié)論
通過應(yīng)用不同類型的機(jī)械和熱仿真，開發(fā)人員能夠在更短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。更好地了解實(shí)際應(yīng)用或內(nèi)部測試中發(fā)生失效的根本原因也非常重要。通過將外部求解器成功更換為HyperWorks 套件中的非線性求解器 RADIOSS，Sigma Connectivity 能以更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式來處理開發(fā)流程中涉及的幾乎所有必要的仿真學(xué)科。

HyperWorks 及其求解器和 Altair 靈活的許可證系統(tǒng)使 Sigma Connectivity 能夠：

? 通過成功使用同一許可證 unit 池來獲得許多不同類型軟件工具的使用權(quán)限，從而降低許可證成本。
? 減少軟件供應(yīng)商和相關(guān)支持團(tuán)隊(duì)的數(shù)量。
? 為客戶提供范圍更廣泛的仿真產(chǎn)品組合。
? 借助 HyperWorks 許可證系統(tǒng)大幅降低軟件成本，從而提供更加價(jià)優(yōu)的工程服務(wù)。

現(xiàn)在我們已經(jīng)采用 HyperMesh 和 HyperView，而回顧將原求解器轉(zhuǎn)換到 RADIOSS 時(shí)所做的工作可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換過程相當(dāng)簡單，并且我們能夠隨時(shí)了解最新情況，比預(yù)期計(jì)劃更早地在實(shí)際項(xiàng)目中使用 RADIOSS。這要?dú)w功于求解器得出令人滿意的結(jié)果，令我們無需在新求解器上花費(fèi)過多的額外時(shí)間就能夠執(zhí)行相同類型的分析。我們非常期待 RADIOSS 的下一個(gè)版本，毫無疑問它會(huì)進(jìn)一步改善我們的流程。
——Sigma Connectivity 高級 CAE 分析師Henrik Persson