PTC | 工程仿真的碎片化需求

如今的模拟领域最需要的是什么？

说实话，这个问题很难回答。并不是因为所有的模拟问题都已经解决了。离解决所有问题还差得很远。而是因为就“谁”和“是什么”来说，答案千差万别。模拟用户在设计周期的不同阶段的需求明显不同。让我来解释一下。

即使用模拟时，工程师可以在生产基于这种模具的物品之前就对设计进行优化。

概念设计中的模拟

在开发项目获得正式资金之前，企业会评估和比较新产品的各种候选方案。在细节设计的早期，工程师针对关键部件进行迭代计算并开发不同的形状时也会进行此操作。这两种情况下的关键是要了解设计空间，以便做出最佳选择。

这就需要具有特定的重要能力。概念几何往往简单且具有代表性，甚至可能是二维的。因此，将细节的 3D 模型完全与 CAD 集成并不十分重要。自动模拟迭代（例如设计实验）可对设计空间的性能进行设计。最后则可以进行拓扑优化，给出可供考虑的新形状。

细节设计中的模拟

在此设计阶段中有两个目标。用户想要比较和对比设计的细微之差，从而让他们能够做出正确的决策。他们还需要根据设计调整尺寸及几何特征。

从仿真功能的角度来看，这些用户会需要用到一些重要的功能。与 3D 建模的紧密集成是极其重要的功能。同样，能够直接进行建模以实现简化和具象化也是十分重要。优化参数和改善灵敏度则使用户能够通过在设计标准（如重量、性能目标以及导致故障的最大压力）之间找到适当的平衡来确定组件的正确尺寸。

验证与确认中的仿真

这种情况下的应用目标很明确：在原型设计和测试中的设计不能失败，否则将无法进行下一步。对于组织而言，这是避免设计延迟发布以影响制造的关键步骤。这还避免了构建新原型以及因测试迭代而产生的成本。而且，这个任务通常落在仿真分析师小组身上，而仿真分析师小组需要处理的模拟工作量非常多。

在这个阶段，模拟的准确性往往会成为重中之重。这就要求既要考虑到捕获最佳实践还要考虑到求解器的调整。综合考虑结构、动力学、热、激励、疲劳以及化学等因素的综合现象可以很容易地避免失败，因此综合考虑多种物理量至关重要。例如，热膨胀可以直接影响结构性能组件。化学反应会影响流过泵和阀的流体的流体动力学行为。最后一点是，模拟自动化的重要性经常被忽视。因为仿真分析师有很多工作要做，他们需要工具来帮助他们更快地完成工作，从而扩展带宽。

关键点

让我们来了解一下为什么文章开头的那个问题并不容易回答。

在模拟设计过程中存在与模拟有关的各种挑战。当然一些新兴技术正在开始解决这些问题。但是，如果您希望提高设计中仿真的效率，无论您是工程领导者还是未来的软件 CEO，都需要解决各种不同的问题。每个问题需要的解决方案都不尽相同。

总结与问题

在概念设计中，重点是探索设计空间中的性能变化。是否与 3D 建模紧密集成并不十分重要，但模拟自动化和拓扑优化却能带来极大的好处。

在细节设计中，需要比较差异化很小的变体和尺寸组件之间的性能。是否能与 CAD 紧密集成以及能否直接建模就变得至关重要了。参数优化和提高灵敏度会带来极大的好处。

在验证与确认中，关键是要避免原型设计和测试出现失败的情况。模拟精度和多种物理量会决定在这种情况下用户的需求。模拟自动化的优势在于它扩大了模拟分析员的带宽，从而能够完成更多的工作。

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