2016/1/14 9:30:47 來源： MSC軟件中國(guó)區(qū)
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【工控中國(guó) 行業(yè)精英】2015年5月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)《中國(guó)制造2025》，提出了實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造向中國(guó)創(chuàng)造轉(zhuǎn)型的規(guī)劃?？梢哉f，如何準(zhǔn)確把握和有效應(yīng)對(duì)《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略所帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，是擺在中國(guó)制造業(yè)面前的緊迫任務(wù)。在MSC軟件中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚(yáng)博士看來，中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，一定離不開核心技術(shù)的突破，而這個(gè)過程中，仿真技術(shù)的應(yīng)用將不可或缺。
作為成立50余年、在中國(guó)市場(chǎng)耕耘超過20年的CAE軟件公司，MSC的仿真技術(shù)已經(jīng)在航天、航空、軍工、汽車為代表的制造業(yè)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、NVH、多體動(dòng)力學(xué)、非線性、工藝仿真等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。陳揚(yáng)博士近日在接受e-works記者采訪時(shí)指出，MSC軟件在中國(guó)的戰(zhàn)略愿景與《中國(guó)制造2025》的規(guī)劃是不謀而合的，我們希望通過提供從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真的一系列技術(shù)，有效地幫助客戶縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計(jì)研發(fā)水平，加快產(chǎn)品上市時(shí)間，為中國(guó)制造業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
MSC中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚(yáng)博士 縱觀MSC軟件的發(fā)展歷程，一定程度上是濃縮版的CAE軟件發(fā)展史。從18000美元起家到被業(yè)界評(píng)為與IBM、蘋果及微軟共同入圍的“十大原創(chuàng)軟件公司”，MSC的產(chǎn)品線不斷擴(kuò)充，逐漸覆蓋到從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真。
MSC軟件發(fā)展歷程 MSC中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)陳揚(yáng)博士認(rèn)為，近年來，隨著針對(duì)單一部件的仿真技術(shù)越來越成熟，企業(yè)的應(yīng)用開始更多轉(zhuǎn)向復(fù)雜產(chǎn)品的系統(tǒng)級(jí)仿真，多物理場(chǎng)耦合、多學(xué)科優(yōu)化逐漸成為當(dāng)前熱門的CAE技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。陳揚(yáng)說，“從產(chǎn)品部件的仿真過渡到系統(tǒng)級(jí)仿真非常重要，而從產(chǎn)品部件的仿真回溯到面向材料的仿真同樣具有非常重要的意義。”
近幾年，針對(duì)復(fù)合材料的研究備受關(guān)注，但這仍是一個(gè)充滿諸多未知和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。在陳揚(yáng)看來，未來任何一個(gè)偉大產(chǎn)品的誕生都要基于與之匹配的材料工程技術(shù)，這是MSC一直致力于材料微觀結(jié)構(gòu)仿真的出發(fā)點(diǎn)。
復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高剛度、抗疲勞和耐腐蝕等優(yōu)異性能，幾乎主流的CAE軟件供應(yīng)商都有面向材料工程的解決方案。除了在MSCNastran和Marc等產(chǎn)品中具備面向復(fù)合材料的功能，MSC前兩年還收購(gòu)了材料仿真領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商e-Xstream，e-Xstream公司的Digimat產(chǎn)品應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的材料體系創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)材料的佳使用并提升產(chǎn)品性能。Digimat除了提供了非線性、多尺度的復(fù)合材料建模手段以外，同時(shí)兼顧了各種復(fù)合材料的制造工藝。
陳揚(yáng)介紹了一個(gè)重要的電子元件從1米高度跌落遭到損壞的實(shí)際案例，跟物理實(shí)驗(yàn)相比，傳統(tǒng)方法預(yù)報(bào)的跌落損壞要輕微得多，對(duì)材料的非線性和失效考慮嚴(yán)重不足，這將導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)度的過高估計(jì)，同時(shí)也從側(cè)面反映了Digimat的非線性/多尺度復(fù)合材料模型仿真的重要性。
陳揚(yáng)認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)智能制造，除了智能仿真，還需要智能工藝。從材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真的整個(gè)虛擬仿真鏈中，工藝仿真也越來越被重視。并且，把在工藝制造過程中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力/初始變形反映到部件的仿真中去，將大大提高部件的仿真精度。MSC在2015年初收購(gòu)了集所有金屬工藝仿真于一身的Simufact軟件。Simufact為用戶提供了各種復(fù)雜設(shè)備包/材料庫(kù)，支持部件之間非兼容網(wǎng)格和局部加密，并能對(duì)復(fù)雜的工藝流程進(jìn)行直觀的可視化流程管理，使得設(shè)計(jì)工程師，工藝工程師也能方便的利用仿真技術(shù)。
陳揚(yáng)介紹，目前MSC除了MSCNastran，Adams，Marc在線性，非線性型和多體動(dòng)力學(xué)的仿真分析優(yōu)勢(shì)尤為突出的核心產(chǎn)品以外，MSC還注重這些旗艦產(chǎn)品與其他產(chǎn)品線(比如，金屬工藝加工的Simufact，聲學(xué)/噪音仿真的Actran，基于模型開發(fā)的Easy5等)的聯(lián)合仿真應(yīng)用，同時(shí)也在不斷進(jìn)行收購(gòu)，加強(qiáng)多物理場(chǎng)仿真能力。
以新能源汽車的仿真應(yīng)用為例，電動(dòng)汽車和新能源汽車的質(zhì)量分布和剛度分布與傳統(tǒng)汽車的不同，其動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性與響應(yīng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、局部的非線性現(xiàn)象、疲勞壽命、耐久性/可靠性等都需要用傳統(tǒng)的仿真工具(如MSCNastran、ADAMS、Marc、MSCFatigue)進(jìn)行逐一調(diào)整和確認(rèn)。陳揚(yáng)說，這些經(jīng)過久經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證的仿真軟件的確在電動(dòng)汽車和新能源汽車的核心技術(shù)突破中大有作為，但利用MSC的協(xié)同仿真技術(shù)，可以通過不同學(xué)科的仿真組合，考慮其相互影響和作用，派生出更準(zhǔn)確、更全面的協(xié)同仿真解決方案來真實(shí)地描述新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜過程和系統(tǒng)控制。
陳揚(yáng)在采訪中提到一個(gè)“基于協(xié)同仿真的關(guān)門聲質(zhì)評(píng)解決方案”的例子：作為汽車NVH特性的印象，關(guān)門聲品質(zhì)有著非常重要的意義，直接影響著整車品質(zhì)的評(píng)價(jià)。陳揚(yáng)介紹，汽車的關(guān)門過程具有時(shí)間短、頻率帶寬、伴有高度非線性沖擊和噪聲的特點(diǎn)。除了關(guān)門沖擊引起的門結(jié)構(gòu)振動(dòng)以外，其他許多因素也直接影響關(guān)門聲質(zhì)，比如門結(jié)構(gòu)的重量、密封條、漏氣空、門鎖的機(jī)構(gòu)等。要對(duì)這些眾多的要素進(jìn)行綜合考量，一定需要對(duì)其進(jìn)行瞬態(tài)非線性聲學(xué)仿真。利用MSC的聲學(xué)仿真軟件Actran與MSCNastran,Adams,Marc的聯(lián)合仿真技術(shù)，能夠描述復(fù)雜的關(guān)門中出現(xiàn)的鳴鈴、異響、尖叫現(xiàn)象，以進(jìn)一步研究它們影響聲質(zhì)的貢獻(xiàn)度和改進(jìn)方案。
一定程度上，未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)就是細(xì)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)，在汽車領(lǐng)域，客戶可以直接把聯(lián)合仿真的輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換成用于關(guān)門聲質(zhì)的趨勢(shì)性客觀評(píng)價(jià)，在物理樣機(jī)制作之前就能進(jìn)行設(shè)計(jì)的趨勢(shì)性的聲質(zhì)評(píng)價(jià)和改進(jìn)，節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和時(shí)間。陳揚(yáng)認(rèn)為，這個(gè)案例所折射出的價(jià)值與《中國(guó)制造2025》所倡導(dǎo)制造業(yè)水平提升的方向是一致的。
在《中國(guó)制造2025》行動(dòng)規(guī)劃中，提出重點(diǎn)發(fā)展新一代信息技術(shù)、數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備十大領(lǐng)域，強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)智能制造、綠色制造。陳揚(yáng)說，這些技術(shù)方向和行業(yè)領(lǐng)域都與MSC的技術(shù)息息相關(guān)，不管是面向新材料技術(shù)的研究，還是各個(gè)重點(diǎn)行業(yè)的核心技術(shù)突破，都離不開仿真技術(shù)的手段。而MSC提出的材料微觀結(jié)構(gòu)→工藝仿真→部件→系統(tǒng)協(xié)同仿真愿景，將能促進(jìn)工業(yè)化和信息化深度融合，著力在一些關(guān)鍵領(lǐng)域搶占先機(jī)、取得突破。
除此之外，MSC還將重點(diǎn)發(fā)展新一代仿真應(yīng)用平臺(tái)——MSCApex，從2014年發(fā)布個(gè)版本以來，MSCApex在2016年初即將迎來第五個(gè)版本的發(fā)布。作為MSC面向未來的戰(zhàn)略性產(chǎn)品，MSCApex致力于探索新的仿真應(yīng)用模式，在傳統(tǒng)仿真流程中，工程仿真總在不斷地進(jìn)行“仿真－評(píng)估－改進(jìn)”的循環(huán)，而MSCApex基于計(jì)算部件技術(shù)可以大幅減少重復(fù)性仿真工作。陳揚(yáng)說，MSCApex未來會(huì)是一款平臺(tái)化和系統(tǒng)化的CAE軟件，目前它還很年輕，但非常有潛力。
