多功能研發(fā)工具平臺(tái)SimCube

隨著航空航天、通信、汽車等領(lǐng)域產(chǎn)品復(fù)雜程度的不斷攀升，產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的工程仿真和多學(xué)科軟件集成技術(shù)正面臨全新挑戰(zhàn)。由于復(fù)雜系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)需要采用多種仿真工具，往往涉及來(lái)自結(jié)構(gòu)、流體、電磁等不同工具的協(xié)同；而在項(xiàng)目實(shí)施前，系統(tǒng)工程師，也必須對(duì)不同開(kāi)發(fā)階段以及不同概念層面上的系統(tǒng)性能提前進(jìn)行全面系統(tǒng)的驗(yàn)證……可以說(shuō)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中異構(gòu)問(wèn)題和協(xié)同集成需求從未如此緊迫過(guò)。

本周為大家介紹的是多功能研發(fā)工具平臺(tái)SimCube。SimCube為研發(fā)人員集成工程軟件，創(chuàng)建業(yè)務(wù)流程提供統(tǒng)一的平臺(tái)。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真；可靈活定制流程使任務(wù)自動(dòng)流轉(zhuǎn)，提高效率；功能強(qiáng)大的輔助工具，幫助研發(fā)人員進(jìn)行文本編輯，計(jì)算結(jié)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(jì)算過(guò)程中無(wú)需反復(fù)啟動(dòng)ANSYS，提高計(jì)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(jì)算中無(wú)需反復(fù)啟動(dòng)；
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(yīng)文件中輸入?yún)?shù)和結(jié)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(guó)際CAD/CAE軟件接口標(biāo)準(zhǔn)—— Functional Mock-up Interface (FMI) 功能樣機(jī)接口實(shí)現(xiàn)分析工具的集成，打通軟件之間的數(shù)據(jù)通道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分析數(shù)據(jù)傳遞的自動(dòng)化。

• 集成超過(guò)100種FMI標(biāo)準(zhǔn)CAD/CAE軟件；
• 提供“總線控制”模式調(diào)用非FMI標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAE軟件；
• 支持遠(yuǎn)程聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)傳遞。



功能樣機(jī)接口在汽車行業(yè)的應(yīng)用

3. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

SimCube提供7種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（全因子法，中心復(fù)合法，正交數(shù)組法，參數(shù)設(shè)計(jì)法等）幫助設(shè)計(jì)人員：

• 評(píng)估模型中各個(gè)因子對(duì)結(jié)果的影響；
• 分析模型中各個(gè)因子的相互作用；
• 使用最少的試驗(yàn)次數(shù)評(píng)估模型機(jī)理。

在確定對(duì)結(jié)果影響顯著的因子后可選擇10種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中的一種或多種（多目標(biāo)粒子群法，下山單純形法，帝王蝶法，差分進(jìn)化法等）對(duì)模型進(jìn)行：

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



SimCube試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(diǎn)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(wú)需安裝相應(yīng)有限元軟件也可對(duì)結(jié)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(dòng)同步；
• 支持后處理結(jié)果動(dòng)畫(huà)顯示，可針對(duì)不同物理量在在若干窗口同步顯示。



SimCube試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析——地毯圖

5. 遠(yuǎn)程計(jì)算

提供服務(wù)器功能，方便用戶在對(duì)計(jì)算量較大的項(xiàng)目中科學(xué)分配、整合資源。
SimCube.Server能夠：

• 強(qiáng)大的跨平臺(tái)性，適用于Windows/Linux系統(tǒng)，同時(shí)支持混合平臺(tái)部署；
• 方便靈活的部署方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算的管理、請(qǐng)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(gòu)開(kāi)發(fā)的集成化研發(fā)平臺(tái)，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(xiě)的Javascript 腳本。

同時(shí)，為方便封裝經(jīng)驗(yàn)，積累知識(shí)，該平臺(tái)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(jì)算節(jié)點(diǎn)集群 ；
• 接受Automation流程運(yùn)行時(shí)發(fā)出的遠(yuǎn)程計(jì)算請(qǐng)求 ；
• 分配計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理相關(guān)任務(wù)
• 基于FMI標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合仿真的遠(yuǎn)程計(jì)算

3. SimCube.SimEditor

強(qiáng)大的文本編輯器：

• 支持上百種文本編碼格式；
• 支持ANSYS APDL 語(yǔ)法高亮顯示；
• 支持ANSYS APDL 調(diào)試，模型視圖同步；



SimEditor編輯、調(diào)試APDL

4. SimCube.SimCloud

輕量級(jí)后處理工具，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，并生成多種樣式的圖表曲線。同時(shí)，在不安裝相應(yīng)軟件的情況下，SimCloud還可以對(duì)：

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

進(jìn)行可視化以及后處理。
同時(shí)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(kāi) Abaqus *.odb 文件

5. SimCube.ProNas

中高頻噪聲振動(dòng)分析模塊，支持：
• 直接導(dǎo)入Nastran模型文件 (*.bdf)建立有限元模型
• 直接導(dǎo)入Patran Session文件為單元分組
為滿足不同項(xiàng)目的需求，用戶可在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建：
• 材料庫(kù)（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(xué)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(jì)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(diǎn)：
• 阻尼，耦合強(qiáng)度適用范圍寬
• 子系統(tǒng)劃分靈活
• 精度高且易控制



SimCube.Pronas 導(dǎo)入Nastran *.bdf 文件



SimCube.Pronas 計(jì)算結(jié)果

三、SimCube可以實(shí)現(xiàn)：

價(jià)值1：快速建立復(fù)雜的流程模型

對(duì)于大型復(fù)雜的流程，通過(guò)鼠標(biāo)拖放方式需要花費(fèi)大量的時(shí)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(jià)值2：統(tǒng)一的運(yùn)行調(diào)度環(huán)境，真實(shí)反映業(yè)務(wù)場(chǎng)景

對(duì)于流程中復(fù)雜的條件約束，采用總線控制方式進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，從而讓系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行仿真。

價(jià)值3：強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境，讓錯(cuò)誤消失在萌芽階段

通過(guò)SimEditor編輯調(diào)試環(huán)境、Automation運(yùn)行調(diào)試功能，能最大限度地定位問(wèn)題所在，排除錯(cuò)誤，增強(qiáng)運(yùn)行的穩(wěn)健性。

價(jià)值4：實(shí)時(shí)地監(jiān)視運(yùn)行，在運(yùn)行狀態(tài)下也能夠修改流程

實(shí)時(shí)地監(jiān)視流程運(yùn)行的狀態(tài)，實(shí)時(shí)查看計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù)。在流程運(yùn)行過(guò)程中也可以實(shí)時(shí)地修改流程，并能實(shí)時(shí)反映到結(jié)果中。

價(jià)值5：方便集成到用戶研發(fā)信息化體系中

通過(guò)自動(dòng)化控制臺(tái)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(chǎn)生。