仿真应用的六大误区

DDSoft2018

计算仿真在产品研发中越来越显露其重要性，这是因为产品的性能参数往往不是直观可见的，用经验设计或对比设计的传统方法，很难准确达到设计的要求。但仿真应用也有其自身的特点和方法，如果应用不正确可能达不到预期的效果，甚至出现错误的设计。这里，以SOLIDWORKS Simulation应用为例，分析应用中的六大误区。

1.将仿真计算作为设计校核的工具首先仿真计算是一种近似的计算方法，因此这种计算是有一定的误差的，显然作为设计校核不太合适。那么在产品的研发中，仿真计算应该如何使用？通常，仿真计算是用于研发的过程中，通过计算，工程师可以很快的了解设计的性能参数变化趋势，而不必等到产品实物制造出来才获得数据。注意，这里是说产品设计性能参数及其趋势，而不是设计产品的性能准确数据。这样做最大的优点是可以缩短研发周期，降低成本和研发失败的风险。如果您希望验证设计产品的性能，通常您需要进行实物的测试，所以在重要产品的研发中，实物测试是放在研发的最后，这样可以充分发挥仿真工具在研发过程中“快”的优势。如果您一直长期在使用仿真软件进行产品的计算，那么您对设计产品的工况等边界条件的设置已充分了解，在贴合您产品类型的单元选择和网格划分方面也已轻车熟路，并有早期实物测试的数据对比。在这种情况下，您仿真所得到的数据可靠性会比较高，或者说仿真作为设计的验证和校核有一定的参考价值。


2.是否应该设置专门的部门进行仿真计算？一些企业设置专门的部门进行仿真分析，我们一般不推荐。这是因为这样就需要产品设计师与仿真工程师互相进行沟通，而且这种沟通有时是比较费力的，分析师并不一定清楚设计的意图，并可能缺乏产品设计的专业知识。而设计师可能也不清楚仿真软件能做到什么程度。这样会直接带来研发沟通的成本，使得原来仿真应用在研发中的优势变为弱势。这种情况也同样出现在仿真外包的应用中，造成的结果是周期加长，成本提高，完全没有达到设计、计算、再设计的研发迭代过程。这种传统的仿真优化项目方式正在被新的模式所替代，以SOLIDWORKS Simulation为代表的仿真应用是希望将这一设计工具放在产品设计师的桌面，缩短研发周期，降低研发成本。

3.什么才是仿真应用和产品研发之间的正确关系？仿真应用的目的是在产品研发的过程中，工程师可以边设计、边仿真，快速了解设计的性能参数，因此在产品的研发中，设计、仿真、再设计、再仿真这样的循环会多次出现，逐步趋于优化。这是几乎所有产品设计的基本过程，和传统制造出实物才发现问题，再修改设计相比，显然，这样可以大幅度缩减研发的周期和成本。由此可见，对设计工程师来说，设计不仅仅是3D建模或绘图，更重要的是计算和优化。一个没有计算的设计是否会是一个好的设计？您也可以看到，如果SOLIDWORKS Simulation不在工程师的桌面，这个设计优化的过程可能就比较难实现。

4.网格划分是否越细越好对初学者来说，可能会认为仿真计算中有限元网格划分的越细越好，这样可以计算更精确。可是，实际情况可能和您的愿望完全相反。首先仿真计算是一种近似计算方法，当网格划分到一定程度后，计算的结果可能就只在很小的范围内变化了，这从工程意义上来说就是达到某种程度的计算收敛。在这样的情况下，如果进一步细化网格只会带来更大的计算量，结果是增加计算的时间和成本，严重时可能会造成计算的失败。因此，在仿真分析中，工程师会尝试多次计算分析，观察计算结果的变化。如果网格细化对计算结果改变微小，通常不会进一步细化网格。


5.自动网格划分是否是最好的选择？这个问题也是很多应用中出现的误解，通常软件会提供自动网格划分的功能，这可以大幅度降低仿真分析的应用难度，但软件并不是能对具体的分析对象给出最合适的单元参数，或者说软件并不能智能地给出最佳的网格参数。因此，这里的网格自动划分是指在您给定单元参数的情况下，软件可以帮助您快速划分网格。在一些几何变化较大的区域，您可能需要增加网格密度。所以自动划分在这里不是指自动参数化。

6.边界条件谁更清楚？是产品设计工程师，还是仿真分析师？仿真分析中边界条件的设置非常重要，直接关系到仿真结果是否符合实际。对产品设计师来说，产品的设计意图、应用场合和期望达到的功能会比较清楚，这一方面是设计要求，另一方面是源于专业的认知和经验。而仿真分析师可能对软件的设置比较熟悉，也经历过一些类似的仿真项目应用，但对具体的分析对象，需要和设计师进行深入沟通和理解，否则可能会导致分析的结果不符合实际的应用场合和实际的工况。由此可见，由产品设计师直接进行仿真软件的应用会更加有利。
总而言之，仿真计算可以帮助工程师设计更好的产品，现在的仿真软件如SOLIDWORKS Simulation是专门为产品设计师配置的设计工具，正确地应用仿真计算可以帮助企业加快产品研发的速度，尽早发现产品设计的缺陷，从而降低研发成本。传统的认知是将仿真计算与产品设计分为二个互相独立的应用，这实际上造成设计计算沟通的成本，增加了设计时间。因此，将仿真计算工具放在设计师的桌面才是正确的选择。

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