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MSC--中国CAE软件发展领航人
转载 :  zaoche168.com   2011年06月28日

  MSC软件公司作为一家有48年历史的软件公司,一直致力于向客户提供全面的有限元分析解决方案,公司的理念为:为客户创造价值。 国内汽车的顶级研发中心,无一例外,都在使用MSC的仿真工具,进行虚拟研发。虚拟研发的好处在于,1)节约成本;2)加速新车型上市时间。虚拟研发可以最大可能地在设计早期发现汽车设计缺陷和不足,最大限度地减少物理试验。在国内竞争日趋白热化的汽车市场,自主研发已经成为潮流,MSC产品尤其在整车NVH性能和底盘性能方面,作用明显。对于汽车行业来讲,主要提供工具产品和管理平台产品,工具产品包括MSC  Nastran和 ADAMS产品,Nastran是汽车行业的结构分析和NVH的标准,而 AMDAMS则是多体动力学分析的标准。MSC的产品在国外和国内的汽车主机厂客户中处于领先地位。分析管理平台产品是SimManager,因为分析的数据在企业内部也需要妥善管理,数据,过程,知识等,而 Sim Manager产品来源于奥迪汽车的需求,目前在宝马等汽车厂都在实施,在国内的话,一汽的项目执行也进入最后阶段,很快就会上线使用。
 
  为了能更好的为客户提供更全面的解决方案,MSC公司1999年,收购了顶级非线性公司Marc,2002年收购了顶级多体动力学Adams。随后,MSC和LSTC合作,集成LS-DYNA。MSC首先具备了世界上最完备的结构虚拟仿真环境,最近,MSC又和Next Limit Technologies 合作,导入最新的CFD产品XFlow。MSC是世界上唯一一家同时拥有四大仿真领域的公司,包括:结构、CFD、多体动力学和系统控制。此外,MSC的仿真业务管理平台,也是业界领先的产品。
 
  从技术层面,MSC倡导和开发了“多学科分析”系统平台。基本上很少有结构只需要符合单一学科的设计标准。一个有效的设计需要由多重因素和多学科进行解释。多学科CAE分析必须解决模型建立、算法集成以及多学科联合方法等问题,MSC公司自2001年起就对多学科应用CAE技术进行深入研究,其中最主要的技术和功能有:

  基于“公共数模”的多学科内核技术

  目前用于工程分析的CAE软件很多,无论是结构,流体,噪声,电磁,还是多体动力学和控制方面,都有相应的分析软件,由于各自平台的差异,需要分散建立各学科的CAE模型。长期以来,局限于现有的前后处理器、计算力量和自动运行能力,CAE分析专家要通过许多离散的分析步骤来手工模拟仿真学科之间的复杂交互作用。即便是对于某一学科的多步分析,也相当耗费时间。更何况对于多学科分析,需要通过处理大量的分析数据来确定如何将结果从一个学科传递到另外一个学科,这必然非常枯燥,同时也会带来人为的错误、降低模拟精度,而且这个过程也是没有可重复性。MSC公司联合全球知名汽车企业,通过对多学科应用CAE技术进行深入研究,提出了“公共数模”这一创新概念,即将CAE领域不同学科采用的线性非线性、单元库、载荷描述、材料模式、隐式、显式算法及多体动力学分析乃至CFD分析所涉及的数据或算法进行有效统一和归纳,使CAE分析过程中能无缝调用同样数据。如目前已经被市场广大用户所接收与验证的MD Nastran软件即采用了多学科求解内核技术,借助于该技术,相比将多个独立的仿真工具捆绑在一起分析的方法,MD Nastran可以减少50%的仿真时间,这是因为MD Nastran在原有的MSC Nastran基础上,将多个学科为代表的软件工具如非线性领域领先的MSC Marc、显式非线性领域领先的Dytran/LS-Dyna及噪声分析领域领先的Actran进行全新内核整合,并开发了一系列可用于多学科应用的分析类型和功能。

  SOL400 “链式分析”功能

  全新开发的SOL400求解序列,可以实现链式多步分析,前一步分析结果是后一步分析的初始条件。用户可以在一次分析中的一个工况或多个工况间通过嵌套任意多个不同学科不同分析类型的分析,如可以嵌套多个静力、动力、模态、复模态等不同分析类型,这些分析类型可自动依次求解,并可根据需要设定相互间的影响或预状态,也可在隐式和显式、热与结构不同学科间自动转换,由此消除传统“链式”分析中模型数据的转换,即实现基于一个共同的数据模型来进行多学科分析。
 
  更广泛的模型装配处理功能

  进一步扩充了原有的模型装配单元能力,如MPC、Connectors单元从原来所支持的线性分析,扩充至支持大位移大转动的非线性分析;将非线性的接触功能扩充至线性,以实现模型的快速装配及线性动力学分析。

  OPENFSI技术

  在MD Nastran中,推出了通用CFD接口 OPENFSI技术 ,实现MD Nastran和主要的CFD软件之间的协同仿真。该接口技术是一个开放的,实现内部强耦合的一个接口,通过OPENFSI,MD Nastran的多学科拓展到计算流体力学领域,实现了多学科一体化仿真。

  多学科优化

  新的多学科技术可以将多种分析类型进行组合完成多学科优化。其优化的学科范围可包括线性静力、模态、频响、气动弹性、声场及显式碰撞等,可以对结构不同部件采用不同的优化方式如拓扑、形状、尺寸、形貌及地貌优化组合,以获取更优的产品设计。

  多学科集成应用环境与模板技术

  在进行CAE多学科分析时,用户迫切期待一个集成度高的企业级多学科仿真分析系统,该系统具有统一的用户环境,能够在同一平台下进行多学科分析,降低用户环境和界面的复杂程度;能够消除传统“链式”多学科仿真中的模型数据转换,即基于一个共同的数据模型来进行多学科分析;能够加强与CAD软件之间的集成与互动,能够进行无缝的数据转换,提高模型导入的精度,加强CAD-CAE的集成;能够定制仿真分析流程,制定企业仿真分析规范;等等。为顺应企业多学科仿真的需求,MSC公司经过数年打造和锤炼,推出其全新力作SimXpert。相对于传统单点分析工具的多重用户环境,MSC SimXpert致力于构建统一的用户环境和操作界面,使得不同学科的分析,如结构分析、机构动力学、传热、碰撞、系统控制等多个工作空间都能够在同一个完整的分析环境下完成,提高了多学科模型创建效率,同时这样的创新无疑大大方便了用户,省去了学习不同软件操作的时间,降低了软件使用的门槛。SimXpert同时还提供模板技术,采用面向CAE对象的模板定制功能,其模板创建功能向用户提供了直观的图形用户界面和操作方式,基于简单的“拖拽”式操作,用户通过对SimXpert的标准任务动作模块(Action)进行组合和连接,就可以快速建立可视化的工作流程以提高多学科分析效率。

  多学科分析客户应用需求很多,多学科分析可以很简单,简单到仅仅是一个线性静态载荷,一项频率研究;可以很复杂,复杂到如需要对碰撞研究前,先进行多体动态分析(如车辆打滑,障碍影响),随后对冲击研究做一个显式的分析,最后为残余应力做一个隐式分析等复杂过程。采用MSC多学科分析技术,对于处理这些多学科问题其优势是显而易见,如汽车行业所关注的噪音、振动和不平顺(NVH)研究,如何描述一个多体动力学ADAMS模型模拟的车辆行驶在崎岖不平的道路上,不规则表面对车辆的噪音与振动产生影响,常规方法需要大量繁琐的处理过程,利用MSC最新的多学科技术,可直接将ADAMS模型转换为一个综合了完整的Nastran结构的NVH模型。同时,工程师可以使用相同的模型进行乘坐空间的声学仿真模拟,以此方便的实现真实路面状况下的真实NVH属性的综合研究。并且,新的多学科分析技术允许由NVH仿真模拟引起的负载也能够用于后期碰撞仿真模拟。
 
  CAE技术的发展已经历了半个世纪,在工业界的需求的牵引和软件、硬件技术发展的推动下,CAE已经渗入到产品研发的各个环节,由辅助的验证工具,转变为驱动产品创新的引擎。当前,根据虚拟仿真的对象、计算方法、物理场、应用行业等不同维度,CAE技术可以细分出很多单元技术,并获得广泛应用,未来CAE工程分析技术无疑将为满足高保真度的多学科仿真分析、提高仿真分析效率以及仿真知识库建立等方面发展,可以看到,当前及未来几年CAE技术具有以下几方面技术走势:

  多学科集成应用环境

  通过统一的用户环境,在同一平台下进行多学科建模、数据无缝转换,通过无缝集成的分析环境在多学科之间进行数据交换和多学科联合仿真。仿真模型所包含的数据,如几何模型、有限元网格、载荷/边界条件、材料、初始条件、状态信息等可以在各学科之间进行无缝交换,降低用户环境和界面的复杂程度,增强多学科分析前处理的易用性,提高多学科建模的效率。

  仿真流程的规范化及自动化技术

  对产品进行虚拟仿真涉及到十分复杂的流程,如何实现仿真流程的规范化与自动化,创建完整的仿真流程模板,对于提升仿真分析的效率、质量及仿真知识的保留非常关键。

  仿真数据的管理及协同技术。

  在虚拟仿真的过程中,生成了海量的、不同类型的仿真文档和数据,对应不同的分析结果。如何有效管理仿真文档,如何建立分析文档与产品模型的对应关系,是CAE技术深化应用必须解决的问题。
 
  对客户的价值,为客户提供专业专注一站式服务。
 
  MSC和主流CAD厂商有着紧密的战略合作,针对不同的用户需求,有三种层次的无缝接口:1)嵌入式,用户直接在CAD软件本身的菜单进行操作,适用于CAD工程师。例如:SimDesigner;2)交互式,将CAD模型包括装配关系,直接读入专业的CAE前后处理器,CAE前后处理器和CAD软件,实时更新。例如:SimXpert;3)直接从PDM系统中读取。例如:SimManger可以直接通过Webservice 从PDM系统中,获取文件。目前我们已经与主流的CAD软件产品提供商进行了相关合作,例如,可以直接读入CATIA,Pro/E,NX的数据进行有限元的处理,而且可以保持至CAD的特征,并且随 着CAD结构的变化而实现更新。实现了与CAD技术的无缝连接。

  采用计算机辅助工程软件,可以显著的降低物理样机的数量,缩短产品的研发周期,提高产品的质量,这方面,国外的企业确实做得非常好。MSC一直把协助国内企业提高核心研发能力作为使命,希望通过不断学习国外的先进理念和先进知识,并不断的把国外先进的技术和理念逐步的传递到国内客户。来实现协助国内客户的研发能力提升的目的,为此MSC增强了工程咨询的部门,希望可以通过向国内客户提供工程咨询项目,来提高客户满意度,也让客户获得能力的提升。

  2011年,是一个对MSC有重大机会的年度,因为MSC大中华区的管理团队进行了调整,公司在中国区的资金投入力度增加了50%,会更加重视中国市场的发展,MSC的发展规划是增长率能超过市场的平均增长幅度的。MSC会把国外的先进经验逐步带到国内, 逐步实现在主机厂与国外同步,在多体动力学,结构刚强度分析,NVH分析方面是MSC产品作为核心计算产品,并不断扩展使用的深度和广度,同时把多学科/多模型优化的技术逐步引入中国企业,而 SimManager 的管理平台,实现更多的客户的管理平台实施和上线。从今年起会大力加强与汽车行业合作伙伴的合作,推出针对零部件企业的服务计划,形成一个针对MSC产品推广的良性市场环境,并加强市场的覆盖率,为零部件企业更好地提供服务。

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