仿真在线高端仿真咨询和培训解决方案

2018-01-29 by:CAE仿真在线来源:互联网

仿真在线可以在行业、专业应用以及CAE专题技术等方面,为客户提供灵活多样化的仿真咨询和有限元培训(个人和企业培训)服务。

1.结构非线性

考虑结构的各种非线性力学行为,如材料非线性(弹塑性、蠕变、粘弹、粘塑、超弹、岩土材料等)、大变形、大位移、接触、碰撞,计算结构在静态载荷作用下或者动态载荷作用下的变形、应力、受力状态、极限承载能力、稳定性、抗冲击抗跌落性能、材料失效破坏状态。仿真在线在这方面积累了丰富的经验,知道选择何种力学模型,提供什么力学参数,如何计算模型,采用隐式算法还是显式算法,才能够高效获得准确的计算结果。

结构非线性的典型应用有材料失效、极限承载力、跌落冲击等,密封结构的模拟也是典型的复杂非线性问题,往往需要考虑接触、大变形、非线性材料等复合力学行为。

挖掘机斗杆破坏与极限承载能力

核电设备跌落分析

O型环橡胶密封性能分析

2.结构动力学

对结构的动力学行为进行计算,预测结构的振动特性,评估结构的抗振性能,包括结构固有频率、振型计算、转子动力学性能、抗冲击性能、抗爆性能、随机振动,电子、航空航天领域的振动环境条件模拟、车载运输环境模拟、车辆道路试验、建筑结构地震分析等是动力学典型的动力学应用方向。

转子动力学是高级的动力学应用,可考虑转子轮盘结构的陀螺效应,计算转子临界转速、稳定性以及不平衡力作用下的转子响应和涡动轨迹,在转子动力学分析中能够考虑轴承特性。

电子机箱随机振动分析

压气机转子系统临界转速分析

3.机构运动

机构运动在工程机械、车辆、传动系统、机器人等领域有广泛的应用,机构运动既可以完成刚体运动学分析,也可以进行刚柔体耦合运动学分析,刚体运动学分析可以确定机构的运动状态、运动轨迹、运动参数、关节受力、运动干涉等,而刚柔体耦合运动学分析可以精确考虑柔性结构在运动过程中振动效应,除了更准确描述其运动状态外,还可以获取柔性部件在运动过程中的应力和变形,对其强度和刚度进行评估。

机器人系统刚柔体运动学仿真

4.振动噪声

通过有限元分析或者动态能量方法对低频到中高频噪声问题进行模拟,了解和理解产品的刚度匹配和传递函数、结构的频响函数分析以及噪声传递的声学通道。通过对噪声源的分析,降低激振力和声辐射效率,改进结构与材料,从源隔离振动噪声,通过对传播路径进行分析,改进吸声、隔声、消声、隔振措施以及减振阻尼材料,从而达到产品减振降噪的目的。

有限元法进行空调配管系统低频噪声分析

动态能量法进行船舶高频噪声分析

5.疲劳力学

疲劳是一个非常复杂的过程,与多种因素相关,包括表面粗糙度Ra、热处理HB/HRC、冷作硬化、温度、尺寸效应、载荷类型、缺口、平均应力、应力梯度、壁厚系数、变幅、存活率、残余应力等。

对于高温金属,其蠕变是不可忽略的,而且需要考虑蠕变与疲劳的交互作用,仿真在线公司集多年的工程实践,在高周疲劳、低周疲劳、随机振动疲劳、热机疲劳、蠕变疲劳、焊缝疲劳等方面积累了丰富的经验,能够为用户提供相应的技术咨询与服务。

压力容器高温蠕变疲劳分析

6.断裂力学

基于对断裂力学理论的精深理解,借助于先进的数值计算手段,考虑结构内部缺陷、裂纹的存在,对其承载能力和安全性进行评估。包括:二维、三维裂纹建模,断裂力学关键参数计算,包括裂纹尖端奇异场模拟、压力强度因子、J积分、能量释放率等,这些参数是裂纹扩展与寿命评估的基础。

裂纹扩展稳定性、预设路径或者任意路径的裂纹扩展分析,以及基于损伤容限的疲劳裂纹扩展与寿命分析。

三维裂纹应力强度因子计算

疲劳裂纹扩展

7.流体动力学与流固耦合

针对各类流体动力学问题进行仿真模拟,包括流场计算、燃烧、化学反应、冷却、换热、多相流、积冰等复杂流体动力学现象。仿真在线积累了丰富的CFD软件应用和工程经验,熟知先进CFD分析技术及其理论背景,对CFD建模、物理模型选择、动网格技术、计算参数设置具有深入的认知,并精通UDF用户化子程序开发,这是保证流体动力学计算精确、高效的前提条件。

很多工业品都涉及流固耦合问题,仿真在线针对流固耦合计算积累了丰富的经验,具有单向流固耦合以及双向流固耦合的能力,针对复杂流固耦合问题,如飞机机翼颤振、旋转机械的流固耦合、压气机叶片颤振、内燃机的流固耦合、电机的流固耦合、密封性能、储液罐液晃等主要工业品的流固耦合问题有较深的研究和应用,积累了对应的解决方案和分析经验。

叶片颤振分析

密封磨损CFD分析

8.多物理场及其耦合

综合考虑结构、热、流体、电磁场等分析能力,进行结构-热、结构-流体、热-流体、结构-电磁、热-电磁、结构-热-电磁、结构-热-流体等众多耦合场分析,可以同时考虑各种场的相互作用,对产品复杂的工作环境进行精确的模拟,真实地反映产品在实际工作环境中的性能表现。

异步电机电磁振动噪声分析

9.复合材料分析

复合材料包括纤维增强复合材料、纤维缠绕复合材料、颗粒增强复合材料,金属基、纤维树脂、陶瓷基,层合板、三明治结构等,对复合材料进行建模并对其力学性能进行分析,可考虑复杂复合材料纤维,如层合板湿热效应、自由边效应、削层效应、铺覆、机械连接与胶结等,并考虑多种失效准则,预测复合材料的失效模式以及安全因子,包括纤维失效、基体失效、表皮起皱、芯层屈曲、层间剥离等,并可对复合材料渐进式破坏进行模拟。

风机叶片复合材料建模与分析

复合材料层间剥离分析

10.设计优化

当前CAE应用已经突破设计验证的阶段,仿真驱动设计使得设计优化成为仿真应用的必然需求,仿真在线对优化理论、算法和技术具备精深的理解和掌握,借助于先进的优化工具和算法,在概念设计阶段,可以帮助客户完成产品设计的拓扑、形状、形貌优化,拓扑优化帮助确定刚度最好的最佳材料分布,而形状、形貌优化可以确定结构的最佳外形,如加强筋的布置。通过参数优化可以在详细设计阶段确定影响产品性能的最重要设计参数,评估产品的可靠性,并基于产品的设计目标和性能要求确定最佳的设计参数。

机器人手臂拓扑优化

挖掘机动臂参数优化

11.3D打印

3D打印增材制造技术由于不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序,在设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件,从而实现了零件“自由制造”,解决了许多复杂结构零件的成形难题,并大大减少了加工工序,缩短了加工周期。而且产品结构越复杂,其制造速度的作用就越显著。

仿真在线将先进数字样机技术和先进工艺技术相结合,以CAE仿真分析优化技术为核心竞争力,以增材制造为工艺手段,聚焦于增材制造结构的拓朴、形貌、形状及参数优化设计,实现多部件融合拓扑最优一体化再设计。

3D打印与数字样机结合使得正向设计成为现实,在正向设计中,仿真成为设计的前端技术,可以实现增材工艺对于高端装备和产品的价值最大化,其典型应用如:镂空蜂窝中空结构设计、优化和仿真分析、校核以及内壁管路、水路、风路最优CFD性能的设计、分析和优化等。

镂空结构的拓扑优化与增材制造

12.数字双胞胎

仿真一直被应用于产品设计改进和虚拟测试,并通过模拟运行环境可以帮助改进运行控制系统,但长期以来仿真技术在产品全生命周期的运行维护中的应用和价值却非常有限,这是因为受制于技术的局限性,比如如何获取现场数据并与仿真结合,仿真计算如何准确反映现场实际情况,仿真的时效性问题等,这都是阻碍产品全生命周期数字化的技术障碍。

工业物联网的兴起以及仿真技术的飞速发展为解决以上问题提供了可行方案,使得仿真在运营领域发挥更大价值成为可能,数字双胞胎技术应运而生。数字双胞胎是在计算机上采用虚拟样机技术建立的实际产品的虚拟孪生兄弟,伴随产品全生命周期,形影不离,二者相互依存,相互支撑,保持一致。通过工业物联网技术将数字双胞胎样机模型与现场实际设备状态参数实时关联,现场传感器实现设备运行状态跟踪,数字样机技术建立实际产品的数字模型,并基于降阶仿真技术(如零维系统级模拟、三维降阶模型等)实现实时仿真,工业物联网让工程师能够通过因特网与安装于现场设备上的监测传感器通信,从而捕捉现场运行数据,运行数据上传工业物联网进行处理并提取数字样机需要的数据,数字样机据此实时校正计算模型,保证仿真模型和现场一致,并通过实时仿真对设备现状、性能、安全性进行评估,并反馈信息到现场运维系统,从而实现了产品全生命周期的数字双胞胎实时预测分析和维护,此外,数字双胞胎还能提供相应的数据,以改善整个生命周期内的产品设计。

仿真在线基于自身对仿真技术的深刻理解和丰富的应用经验,将CAE多物理场分析技术、系统仿真技术以及监测手段、工业物联网技术相结合,可以为不同行业的不同产品提供量身定做的数字双胞胎全生命周期管理系统解决方案,并帮助客户实施。在数字双胞胎系统的实施中,结合特定产品特点和运行环境及其涉及到的多学科多物理场仿真问题,采用ROM或MOR降阶技术完成数字样机快速仿真模型开发,结合传感器采集和各种测试数据,在物联网大数据平台分析的基础上,进行实际产品各个阶段的实时数字化并为现场运维提供反馈。数字双胞胎系统使得仿真应用从产品设计阶段走向产品全生命周期,将为客户产品整个生命周期的运行控制和可靠性管理提供有力的推动和支撑。

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