国产自主CAE软件助力工业产品研发课件.pptx

1、01CAE软件国内外概况DIRECTORY目录02核心CAE产品03公司简介工业软件极端重要“缺芯少魂”工业软件是工业创新和制造的灵魂。工业仿真软件是产品创新的核心软件1960 Ray W.Clough 教授正式提出 有限元法FEM1963MSC公司成立,开 发第一个软件程 序 ， NASTRAN的前身SADSAM1971 MARC公司成立， 推出第一个商业非 线性有限元程序1985 Alatir公司成立， 并于1989年发布 著名的前后处理 软件HyperMesh1988 Fluent公司成立， 推出了通用CFD 软件包FLUENT1988 John Hallquist 创建LSTC 公司，

2、 推出软件包LS-DYNA1970 Swanson 成立SAS 公司， 第 一 个 版 本 的 ANSYS诞生1978 HKS 公司成立，推出Abaqus软件2005MSC公司推出 MSC.Nastran1994 Swanson出售SAS 公司， 随 后ANSYS公司 在底特律成立200620081967 SDRC 公司成立， 隔年发布第一个 动力学测试及模 态分析软件包20092001EDS收购SDRC，并将其与UGS 合并重组2003ANSYS 公司收 购CFX达索公司收购 AbaqusANSYS 公司收 购FluentANSYS 公司收 购Ansoft公司西 门 子 收 购UGS公司20

3、17达索收购EXA1997 达索公司收购SolidWorks达索公司发布1997CATIA1984 Ansoft公司成立国外CAE软件发展历程19601990197020001980探索起源期探索起源期蓬勃发展期蓬勃发展期发展壮大期发展壮大期主要依托国家或大学，分析对象主要是 航空航天设备结构的强度、刚度以及模 态实验和分析问题。进入70年代，有限元理论趋于成熟，CAE市场中先后出现了诸多 的CAE软件。进入90年代，大的软件公司并购小的、专业的软 件商，CAE软件本身的功能得到极大的提升。项目项目达索达索西门子西门子ALTAIRMSCANSYSCAD软件CATIA/SOLIDWORKSNX.

4、UG/SolidEdgePDM平台ENOVIATeamcenter系统仿真DymolaAMESimMSC.EASY5多体动力学仿真SimpackVL MotionMotionSOLVEMSC.ADAMSANSYS Motion通用前处理FEMAPHypermesh/ HyperViewMSC.PATRAN通用结构分析CATIA/CAENX.NASTRANOptiSTRUCTMSC.NASTRANANSYS Mechanical/Structure结构非线性（隐式）ABAQUSMSC.MARC动力非线性（显式）/流固耦合（EULER法）ABAQUSExplicitRADIOSSMSC.DYTRA

5、NANSYS.DYNA/ANSYS.AUTODYN流体仿真STAR-CDAcuSolveFLUENT/CFX噪音分析SYSNOISEMSC.ACTRAN专业热分析（电子散热）FLOTHERMMSC.SINDAICEPACK电磁场CSTFEKO/FLUXANSYS HFSS/ANSYS MAXWELL疲劳寿命分析FE-SafeVL DurabilityMSC.FatigueANSYS.Fatigue拓扑优化TOSCAOptiSTRUCT多学科优化iSIGHTOptiSTRUCT多物理场仿真ANSYS MultiphysicsSDM平台SDM平台MSC.SimManager钣金成型HyperFor

6、m塑料成型铸造仿真锻造仿真MSC.Simufact复合材料仿真HyperLaminateMSC.PatranLaminateEDAMentor国外工业仿真软件一览表全球范围内CAE市场分析流体 21%电磁 23%结构 37%其他 19%2017年，年，全全球球CAE市场规模为市场规模为57亿亿美美元元。2014年全球年全球CAE市场领域细分市场领域细分数学家冯康几乎与国 外同步给出了有限元 法的数学证明。60年代70年代80年代90年代21世纪钱令希教授提出“结构 力学中的最优化设计理 论与方法”。大连理工 大学研制出JEFIX有限 元软件。航空工业部研 制了HAJIF系列程序。我 国 自 主

7、 CAE 软 件 涌 现 出 一 批 代 表 ， 有 SAP-84 、 FEM 、BDP-建筑工程设计软 件包、FEPS、SEFEM、YIDOYU等。大批国外CAE 软件涌 入国内市场， 国内自 主研发CAE 软件受到 强烈打压， 逐渐拉开 了与国外CAE 软件的 距离。2007年，关于发展事关 国家竞争力和国家安全战 略的 CAE 软 件 产 业 的 建 议。国内自主知识产权CAE软 件逐渐市场化，CAE 等一批国内自研CAE软件 逐渐崭露头角。国内CAE软件发展历程CAE软件国内市场份额流体16%电磁 22%结构36%其他 26%2017年，国内年，国内CAE市场达到近市场达到近5.5亿亿

8、美美元。元。2014年国内年国内CAE市场领域细分市场领域细分美国政府尤其重视建模仿真技 术在制造业中的发展应用，将 建模、模拟和分析的高性能计 算视为美国制造业竞争力战略 的王牌。高性能计算能力快速发展为CAE软件大规模应用提供广阔空间。工业4.0带动了全球CAE行业的重新洗牌， 以西门子、达索、Ansys为代表的国外企业正在展 开全球大收购。项目项目一一CAE软件发展态势分析CAE软件经过近60年发展，已非 常成熟，其可用性、可靠性、可 信度已基本解决，已成为高端装 备和智能制造核心能力之一。中国制造2025开发一批具有自主知 识产权的关键设计工 具软件。军民融合上升为 国家战略信息化与工

9、业化深度融合中国高性能 计算能力走向 世界前列国家对CAE软件 提出自主可控 要求国产CAE软件面临良好的发展机遇01CAE软件国内外概况DIRECTORY目录02核心CAE产品03公司简介公司产品研发目标前处理导入模型划分网格设定边界条件求解计算机求解后处理根据需要查看结果70%时间25%时间5%时间更易用更易用前处理简化 降低仿真门槛添加标题添加标题010203高精度高精度用得起用得起先进算法 计算更准确构建工业仿真云生态系统传统传统CAE数值仿真工作流程数值仿真工作流程产品研发三大目标产品研发三大目标公司仿真软件的核心算法RKPM等离子算法等离子算法MPMBM基于分子动力学 的流体学数值

10、模 拟算法基 于 粒 子 算 法（ RKPM) 的结构 应力学数值模拟 算法基于物质点法的流固 热耦合，热流场数值 模拟算法基于等离子算法的电 磁散射和声音传播的 数值模拟算法ExplicitAlgorithm公司核心产品线流体流体-Aries噪声噪声-Taurus多学科多学科-EMT结构结构-Virgo电磁电磁-LEO光学光学-STOP流体-Aries流体力学流体力学分子动力学分子动力学连续介质力学连续介质力学EulerNavier-StokesBurnett精确方法统计方法分子动力学DSMCBoltzmannChapman-Enskog连续流Knudsen数数= /L0.1过渡流滑移流自由

11、分子流常规流体0.001微观介观宏观稀薄气体10GKLBM流体力学细分基于N-S方程Fct + dtrr+cdt分子动力学模型基于基于Boltzmann方程方程连连 续续 介介 质质 假假 设设目前主流 C F D 软 件 面临的难点极端工况极端工况高空高速全瞬态低密度航空航天、兵器、电子航空航天、兵器、电子实际工程实际工程复杂模型大尺度计算域复杂流场六自由度运动交通运输、建筑、精密交通运输、建筑、精密仪仪器器目前主流CFD软件面临的难点基于分子动力学软件优点基于分子动力学软件优点全细节几何模型直接求解全细节几何模型直接求解省却模型简化时间和引省却模型简化时间和引起起的误差的误差支持高超音速、

12、稀薄气支持高超音速、稀薄气体体气动气动计计算算超过超过10000核时核时也有完全线性的并行计也有完全线性的并行计算算效率效率无网格算法，无需人工无网格算法，无需人工划划分网格分网格CFD软件软件分类分类基于分子动力学基于分子动力学的大型流体分析的大型流体分析Aries-基于分子动力学的流体仿真软件用 差 分 格 式 来 离 散 、 传 统 的 、 基于 N-S方程的、稳态1.“隐式求解隐式求解CFD”软件软件CFX，Fluent，Star-CD，Numeca FastranCFD+时间推进、基于分子动力学、全瞬态、基 于波尔兹曼方程精确计算2.“显式求解显式求解CFD”软件软件Aries, P

13、owerFLOW多核并行运算Aries软件基于Boltzmann方程算法，并对碰撞项做了线性化处理，理论上可达到并行核数与 并行效率成线性化关系的效果。目前在实际测试使用过程中，并行所用最高核数为10000核，计算效率随并行核数线性递增。 2000核并行运算测试876543210050015002000加速倍数1000并行核数765432100加速倍数20004000600080001000012000并行核数 11200核并行运算测试Aries应用-主起落架气动力计算Aries应用-高空高超音速模拟 运用DSMC方法，实践统 计力学思想，深入微观层级 模拟分子碰撞规律，可准确 描述物体在稀薄

14、气体中高速 运动的力学问题。 MIR国际空间站绕轨运行模拟 Apollo返回舱载入大气过程 航天飞机机翼气动分析Aries应用-散热风扇噪声计算分析 利用分子动力学技术，不 进行模型简化，瞬态的针对 机电散热风扇噪声产生的复 杂问题进行仿真和分析。噪声-Taurus基于物理机制法结合玻尔兹曼等高精度算法声源计算、声传播计算全频域声学仿真Taurus-噪声仿真软件声学理论相关性与数据分量预测模型试验数据支撑统计 分析渐进 分析量纲 分析统计 分析数据挖掘 和回归 分析分量模型验证系统验证预测与设计工具试验Taurus应用-航空发动机噪声仿真Taurus应用-汽车噪声仿真结构-VirgoVirgo

15、-高度非线性结构软件高度非线性仿真：高度非线性仿真： 新 一 代 的 粒 子 算 法 (RKPM) 针对传统FEM 算法无法解决的高度非线性问题。FEM算法粒子算法粒子算法Virgo应用-汽车碰撞中国新车安全评级体系（C-NCAP） 测试类型完全正面碰撞、侧面安全碰撞、40%正面偏置碰撞、25%正面偏置碰撞 碰撞要求乘员性能指标；燃油不泄露；足够的逃生空间。Virgo应用-飞机鸟撞鸟撞安全：高度非线性问题， 概率高发部件包括机翼前缘、 风挡、雷达罩等。电磁-LEOLEO-全频段电大与超电大复杂电磁场仿真软件电尺寸电尺寸SBR PO万波长万波长模型复杂度（外形、结构、材料）模型复杂度（外形、结构

16、、材料）MLFMA千波长千波长FDTD MoMFEM百波长百波长主要基于先进计算电磁 学数值仿真技术，如改 进的MOM 、FDTD 、PO等算法， 解决复杂 电磁场理论和工程问题， 为用户提供各类电磁问 题解决方案。LEO应用-超电大尺寸复杂电磁环境仿真波源：锥形波, 频率：250 MHz, 入射 方向：45（船尾入射）海 面 ：341.3 , r = 70.34j40.63， 风速16 m/s船长：127 , PEC未知量：108,202内存需求：961.2 MB算法：多层快速多极子法（MLFMA）多学科-EMT约束面约束面ABCD加载面加载面F接触面接触面 O/H材料钢材料钢 ST1/ST

17、2EMT_CONT_O/HEMT_ST1/ST2EMT_LOAD_FEMT_CONT_A/B/C/DCAD模型模型多维度模型CAD模型标签连接 EMT通过统一的界面，快速查看 所设计的产品性能，并实现CAE 分析结果的可视化； 统一管理方案设计过程中算法、工具、知识及流程； 支持项目人员在统一的环境下共 享、交换数据，协同开展工作。EMT-多学科协同设计仿真环境EMT-发动机多学科仿真数据管理流场温度场压力温度温度位移结构位移场结构位移场 多学科数据自动转换传递 数据存储管理规范 整合设计仿真资源，提升效率光学-STOPSTOP-光机热性能协同设计仿真系统光学设计光学设计Code V Zema

18、x热载荷热载荷结构载荷结构载荷温度场温度场Thermal形变形变应力应力结构设计结构设计CAD热分析模型热分析模型 Thermal结构分析模型结构分析模型 StructureZmx Seq文件文件镜片变形及光学特性变化镜片变形及光学特性变化（Somap）耦合分析光机耦合分析热机耦合分析光机热耦合分析STOP应用-目镜光机热耦合分析 考虑由于温度因素引起 的镜面变形， 从而影响 整个光路的传播特性。贴标签贴标签创建分析流程创建分析流程配置环境变量配置环境变量一键运行分析一键运行分析查看分析结果查看分析结果云产品平平 台台 服服 务务 层层应用服务基础服务资资 源源 层层应应 用用 层层工业仿真云

19、平台架构工业仿真云已经与腾腾讯讯云云、并行并行科技科技达成战略合作。国内外云计算巨头已开始发力高性 能计算领域，高性能计算云计算已 成为趋势。坚持自主研发，面向民用市场， 聚焦国内工业制造领域难点。面向中小企业，方便使用软硬件资 源，提升创新能力，缩短研发周期。AriesEMTTaurusVirgoLEOSTOP仿真计算仿真计算优化设计优化设计前后处理前后处理计算服务计算服务数据服务数据服务可视化服务可视化服务用户服务用户服务安全机制安全机制计费服务计费服务技术支持技术支持优化设计服务优化设计服务消息服务消息服务项目管理项目管理咨询服务咨询服务并行科技国家高性能计算环境集群腾讯云材料库模型库未

20、来工业仿真云生态系统设想工业仿真工业仿真 云平台云平台主要针对民用中小企业提供按需计算提供自主软件软件服务模板化构建CAE生态圈01CAE软件国内外概况D I R E C T O R Y目录02核心CAE产品03公司简介上海信息科技有限公司成立于2006年，致力于国产CAE软件的自主研发。目前已形成包括流体、噪声、结构、电磁、光学、 多学科等完整的产品线。公司产品已广泛应用于国防军工领域。企业资质作为国产自主可控软件，进入国防科技 工业软件分会。民企全国军工行业工作委员会副理事长单位，是上海市软件及高新企业。通过ISO9001和国军标9001B质量管理 体系认证。获得百余项软件著作权。公司分布上海信息科技有限公司上海信息科技有限公司北京研发中心南京研发中心兰州研发中心 西安研发中心上海总部北京分公司西安分公司 成都分公司 武汉分公司嘉兴研发试验基地公司经营策略竞争 策略研发 策略公司由成立之初代理，转向完全自主研发模式，逐步用好全球化资源，研发领域投入近2亿元。面对国外企业竞争，采用差异化竞争策略和先进算法，在能够解 决传统问题的前提下，解决疑难问题，如稀薄气体、高空高超音速、 高度非线性、电大与超电大问题等，逐步成长起来。谢谢聆听！