多功能研發(fā)工具平臺SimCube

隨著航空航天、通信、汽車等領域產品復雜程度的不斷攀升，產品研發(fā)過程中的工程仿真和多學科軟件集成技術正面臨全新挑戰(zhàn)。由于復雜系統(tǒng)的研發(fā)設計需要采用多種仿真工具，往往涉及來自結構、流體、電磁等不同工具的協(xié)同；而在項目實施前，系統(tǒng)工程師，也必須對不同開發(fā)階段以及不同概念層面上的系統(tǒng)性能提前進行全面系統(tǒng)的驗證……可以說企業(yè)產品研發(fā)過程中異構問題和協(xié)同集成需求從未如此緊迫過。

本周為大家介紹的是多功能研發(fā)工具平臺SimCube。SimCube為研發(fā)人員集成工程軟件，創(chuàng)建業(yè)務流程提供統(tǒng)一的平臺。同時，也為研發(fā)人員的日常工作提供眾多輔助工具。

SimCube都能做什么？
SimCube集成多種商用CAD/CAE軟件以及自主研發(fā)程序，實現(xiàn)聯(lián)合仿真；可靈活定制流程使任務自動流轉，提高效率；功能強大的輔助工具，幫助研發(fā)人員進行文本編輯，計算結果可視化以及后處理。

1、工具集成

ANSYS
• 建立ANSYS APDL變量與SimCube輸入輸出參數(shù)之間的映射；
• 提供與 ANSYS Mechanical APDL Product Launcher 一樣的輸入接口；
• 可控制是否顯示ANSYS圖形窗口；
• 迭代計算過程中無需反復啟動ANSYS，提高計算效率。



ANSYS *.inp 文件中的變量與SimCube中輸入輸出參數(shù)之間的映射

Matlab
• 建立Matlab *.m 文件中的變量與SimCube中輸入輸出參數(shù)之間的映射；
• 在迭代計算中無需反復啟動；
用戶自研程序
• 集成方法：圖形界面交互，Javascript腳本。
• 輸入輸出文件模板，以及相應文件中輸入?yún)?shù)和結果的提取。



Matlab *.m 文件中的變量與SimCube中輸入輸出參數(shù)之間的映射

2. 聯(lián)合仿真

SimCube按照國際CAD/CAE軟件接口標準—— Functional Mock-up Interface (FMI) 功能樣機接口實現(xiàn)分析工具的集成，打通軟件之間的數(shù)據(jù)通道，進而實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)傳遞的自動化。

• 集成超過100種FMI標準CAD/CAE軟件；
• 提供“總線控制”模式調用非FMI標準的CAD/CAE軟件；
• 支持遠程聯(lián)合仿真，實現(xiàn)服務器與客戶端的數(shù)據(jù)傳遞。



功能樣機接口在汽車行業(yè)的應用

3. 試驗設計與優(yōu)化

SimCube提供7種試驗設計方法（全因子法，中心復合法，正交數(shù)組法，參數(shù)設計法等）幫助設計人員：

• 評估模型中各個因子對結果的影響；
• 分析模型中各個因子的相互作用；
• 使用最少的試驗次數(shù)評估模型機理。

在確定對結果影響顯著的因子后可選擇10種優(yōu)化設計方法中的一種或多種（多目標粒子群法，下山單純形法，帝王蝶法，差分進化法等）對模型進行：

• 單目標、多目標優(yōu)化；
• 局部尋優(yōu)、全局尋優(yōu)；



SimCube試驗設計分析——回歸模型

4. 可視化與后處理

• 提供豐富的數(shù)據(jù)可視化圖表（折線圖、散點圖、云圖、矢量圖等）；
• 提供豐富的后處理功能（模型切片、剖分、等值面等）；
• 無需安裝相應有限元軟件也可對結果可視化與后處理；
• 支持模型多窗口顯示，以及數(shù)據(jù)幀、模型視角自動同步；
• 支持后處理結果動畫顯示，可針對不同物理量在在若干窗口同步顯示。



SimCube試驗設計分析——地毯圖

5. 遠程計算

提供服務器功能，方便用戶在對計算量較大的項目中科學分配、整合資源。
SimCube.Server能夠：

• 強大的跨平臺性，適用于Windows/Linux系統(tǒng)，同時支持混合平臺部署；
• 方便靈活的部署方案，實現(xiàn)遠程計算的管理、請求的分發(fā)以及執(zhí)行。



SimCube.SimCloud多窗口同步顯示

二、 SimCube軟件家族

1. SimCube.Automation

基于插件架構開發(fā)的集成化研發(fā)平臺，能夠集成：

• 各種商用CAD/CAE，如ANSYS；
• 用戶自主研發(fā)的軟件；
• 用戶編寫的Javascript 腳本。

同時，為方便封裝經驗，積累知識，該平臺提供靈活的流程定制:

• 支持循環(huán)、序列、分支、并行等仿真流程的定制；
• 支持圖形交互與腳本兩種方式建模；
• 用戶流程模板化、模塊化



Automation流程定制以及工具集成示意圖

2. SimCube.Server

• 提供計算節(jié)點集群 ；
• 接受Automation流程運行時發(fā)出的遠程計算請求 ；
• 分配計算節(jié)點處理相關任務
• 基于FMI標準聯(lián)合仿真的遠程計算

3. SimCube.SimEditor

強大的文本編輯器：

• 支持上百種文本編碼格式；
• 支持ANSYS APDL 語法高亮顯示；
• 支持ANSYS APDL 調試，模型視圖同步；



SimEditor編輯、調試APDL

4. SimCube.SimCloud

輕量級后處理工具，能夠對數(shù)據(jù)進行可視化處理，并生成多種樣式的圖表曲線。同時，在不安裝相應軟件的情況下，SimCloud還可以對：

• ANSYS計算結果文件(*.rst *.rth *.rfl)
• Abaqus計算結果文件 (*.odb)
• Nastran模型文件 (*.bdf)
• Excel數(shù)據(jù)表格文件 (*.xlsx)

進行可視化以及后處理。
同時為基于有限元網(wǎng)格模型的求解器提供前、后處理功能。



SimCube.SimCloud 打開 Abaqus *.odb 文件

5. SimCube.ProNas

中高頻噪聲振動分析模塊，支持：
• 直接導入Nastran模型文件 (*.bdf)建立有限元模型
• 直接導入Patran Session文件為單元分組
為滿足不同項目的需求，用戶可在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建：
• 材料庫（流體，泡沫，纖維，各向同性材料，正交異性材料以及粘彈性材料）
• 譜（阻尼類，功率、能量類，多種工程單位類等）
• 聲學材料類（層疊材料、用戶自定義材料等）
基于“能量有限元-統(tǒng)計能量分析”(EFEM-SEA)方法的求解器，比傳統(tǒng)求解器具有如下特點：
• 阻尼，耦合強度適用范圍寬
• 子系統(tǒng)劃分靈活
• 精度高且易控制



SimCube.Pronas 導入Nastran *.bdf 文件



SimCube.Pronas 計算結果

三、SimCube可以實現(xiàn)：

價值1：快速建立復雜的流程模型

對于大型復雜的流程，通過鼠標拖放方式需要花費大量的時間和操作，PERA.SimCube提供基于Javascript腳本的方式，方便用戶快速方便地建立流程。

價值2：統(tǒng)一的運行調度環(huán)境，真實反映業(yè)務場景

對于流程中復雜的條件約束，采用總線控制方式進行統(tǒng)一管理和調度，從而讓系統(tǒng)按照業(yè)務場景進行仿真。

價值3：強大的集成開發(fā)調試環(huán)境，讓錯誤消失在萌芽階段

通過SimEditor編輯調試環(huán)境、Automation運行調試功能，能最大限度地定位問題所在，排除錯誤，增強運行的穩(wěn)健性。

價值4：實時地監(jiān)視運行，在運行狀態(tài)下也能夠修改流程

實時地監(jiān)視流程運行的狀態(tài)，實時查看計算的結果數(shù)據(jù)。在流程運行過程中也可以實時地修改流程，并能實時反映到結果中。

價值5：方便集成到用戶研發(fā)信息化體系中

通過自動化控制臺程序，使系統(tǒng)可以快速與用戶其他研發(fā)信息化系統(tǒng)集成，避免企業(yè)“信息孤島”的不斷產生。