Sigma Connectivity利用 RADIOSS 进行有限元仿真来简化开发流程

主要看点

行业
连接解决方案，工程服务

挑战
进行弯曲、扭转、连接器稳定性、撞击和热熔性等学科的仿真

Altair解决方案Altair HyperWorks优点
➡ 降低许可证成本
➡ 缩减软件供应商和相关支持团队的数量
➡ 提供更广泛的仿真产品组合

01 项目介绍
Sigma Connectivity 位于瑞典隆德市，是一家世界领先的开发服务组织。企业致力于为电信、安保、运输、航空、设备管理、汽车和医疗等诸多行业提供连接解决方案。为降低成本并简化开发流程，该公司采用 CAE 软件，并且最近将外部非线性仿真求解器更换为 Altair HyperWorks CAE 套件中的非线性求解器 RADIOSS。通过成功更换并采用 Altair 基于 unit 的灵活许可证系统，该公司能够降低许可证成本并获得面向各应用学科的大量仿真工具，从而简化和改善其开发活动。得益于新的软件配置，Sigma Connectivity 及其客户将提供更有竞争力的定价，并能够在开发流程的早期进行复杂的虚拟调查研究。



02挑战
连接解决方案的开发涉及各种不同的应用领域，这些领域都需要进行研究探讨。诸如移动电话等产品必须通过特定的测试，这些测试包括弯曲、扭转、连接器稳定性、撞击、热熔性、敏感区域压力以及设备失效等。与需要构建昂贵样机的物理测试相比，通过创建虚拟样机并在产品开发流程的早期阶段进行仿真可节省时间和成本。在仿真过程中发现错误要比在构建初始物理样机之后才发现错误经济实惠得多。
Sigma Connectivity 采用的仿真流程包括撞击和跌落测试仿真，用以确保关键部件在受到物体撞击或跌落时不会损坏。通过这些类型的仿真，开发工程师可确保产品在受到撞击或跌落时不会失灵。此外，它们还会查找可能影响产品结构完整性的裂纹和永久性变形。通过另一种仿真 - 热仿真，工程师可研究如何避免热量聚集区域和关键部件的温度过高（以电话为例）。



显示承压情况的弯曲仿真

在 Sigma 集团中，仿真在早期开发阶段中便得到广泛应用，大约有 10-15 名工程师在开展工作时采用不同类型的仿真。对于移动电话而言，我们在此仅以一项开发为例：Sigma 会在 2 周内执行 10-20 次仿真，并在开发阶段重复此流程 3-4 次。

采用 HyperWorks 之后，我们能够快速为工程师提供反馈，并且在优化设计时有更明确的目标。借助 HyperWorks unit，我们可以免费使用套件内的所有工具以及 Altair 合作伙伴联盟提供的所有软件，这能够帮助我们更好更快地服务客户，并为客户提供更容易接受的价格。

为处理所有必要的仿真学科，Sigma Connectivity 必须购买各种软件解决方案，而这些解决方案通常来自不同的软件供应商。为减少公司在软件许可证上的支出，Sigma Connectivity 希望在减少软件供应商数量的同时，保持（最差情况下）或增强（理想情况下）供应商处理所需仿真学科的能力。Sigma 工程师在其开发流程中最早应用的 Altair 工具包括 HyperMesh（Altair HyperWorks CAE 套件中的前处理器）和 HyperView（用于进行后处理）。通过更多地采用 Altair 工具并部署 RADIOSS 等求解器，公司努力削减软件供应商的数量并降低许可证成本。

03 解决方案
“底盘”项目组不想依靠其有限的内部IT资源来开发新的CAE计算基础设施。它们请求Altair公司所推荐的系统集成商GNS Systems来为四个工程站点开发标准的CAE解决方案。GNS负责提供完整的解决方案，包括设计、采购、安装、实施以及持续的安装后支持。

从易用性、处理器使用率和投资回报率的角度出发，该项目组考察了可能会在其新的HPC集群上使用的以下三个工作负载管理系统：LSF、Sun GridEngine和PBS Professional。

我们对包括价格和优缺点在内的各个方面均进行了考察，最终我们发现，PBS Professional的功能最佳，且价格适中。它还允许我们查看代码，这样我们就可以按照我们想要的方式进行相应的配置。我们与 Altair 建立了很好的合作关系，实际上我们与其签订了全球软件合同。与值得信赖的合作伙伴展开合作，对我们来说非常重要。GNS还就PBS Professional的支持提供了很好的反馈。



玻璃面板上的撞击仿真

Sigma Connectivity 自 2004 年开始成为 HyperWorks 用户（当时仍为索尼爱立信）。最近，Sigma Connectivity 启动了一项基准测试计划，以将其外部非线性有限元求解器更换为 HyperWorks 套件中的 RADIOSS。

Sigma Connectivity 的开发流程始于概念阶段，这一阶段将采用 HyperMesh 对来自 CAD 系统的虚拟样机进行网格划分。在过去，已划分网格的几何随后将通过外部非线性求解器进行仿真，然后仿真结果会传输至 HyperView 进行后处理。由于 Sigma Connectivity 利用 HyperWorks unit 获得了 HyperWorks 套件中所有软件的使用权限，因此可以免费使用套件中的所有其他工具。

除 HyperWorks 工具之外，通过 Altair 基于 unit 的灵活许可证系统还可以获得 Altair 合作伙伴联盟提供的大量产品中所有其他软件的使用权限。该联盟提供了一个软件应用平台，可供客户使用现有的 HyperWorks unit 来调用第三方应用程序，而无需增加额外的成本。通过采用现有 unit 来访问 RADIOSS，公司可减少对外部求解器的使用需求，从而减少额外的许可证费用，降低整体软件成本。



撞击仿真中的重点关注区域，所有仿真类型均采用相同虚拟样机进行处理

为证明 RADIOSS 同样非常适合所需的非线性有限元求解任务，Sigma Connectivity 采用先前的项目进行基准测试，该项目的开发复杂程度与移动电话相同。基准测试由 Altair 在隆德市进行。在基准测试中，工程师借助 Altair HyperWorks 来分析 Sigma 提供的给定输入数据，用以定义正确的单元类型、连接器和 RADIOSS 中的其他单元，从而基本上得到与采用外部求解器时相同的属性和结果。测试中设置了多种载荷工况和一些不同的情景，并将结果与使用先前求解器得出的结果进行比较。在基准测试获得良好结果之后，得到 Altair ProductDesign 工程师支持的 Sigma Connectivity 决定在实际项目中使用 RADIOSS，同样取得了成功。

现在，在采用 RADIOSS 求解器的情况下，Sigma Connectivity 仍使用 HyperMesh 进行网格划分，并且使用 HyperView 执行后处理任务。此外，RADIOSS 适用于大多数动态和准静态仿真，而 PBS Professional 和 e-compute 则适用于集群上的排队系统。Altair 的 HPC 负载管理解决方案 PBS Professional 也可通过相同的 HyperWorks unit 获得许可。



仿真结果显示掉落的物体撞击到网络门控器。已识别失效原因，设计经过优化且模型准备就绪，可进行最终的样机构建。

除了上文列出的工具之外，公司最近还开始使用 AcuSolve 进行热仿真，并使用 Evolve 为尚不存在的产品创建逼真的渲染效果。他们还计划在不久之后使用 OptiStruct 进行热分析。目前为止，Sigma Connectivity 正在使用 Altair 合作伙伴联盟中的材料数据库 Total Materia，而且 APA 还将提供一些可能会对未来项目有帮助的额外工具。Sigma 工程师可借助其现有的 HyperWorks 许可证单元来直接使用上述所有工具，包括 HyperWorks 套件、PBS 和 APA 工具。

04 结论
通过应用不同类型的机械和热仿真，开发人员能够在更短的时间内开发出更高质量的产品。更好地了解实际应用或内部测试中发生失效的根本原因也非常重要。通过将外部求解器成功更换为HyperWorks 套件中的非线性求解器 RADIOSS，Sigma Connectivity 能以更加经济实惠的方式来处理开发流程中涉及的几乎所有必要的仿真学科。

HyperWorks 及其求解器和 Altair 灵活的许可证系统使 Sigma Connectivity 能够：

➡ 通过成功使用同一许可证 unit 池来获得许多不同类型软件工具的使用权限，从而降低许可证成本。
➡ 减少软件供应商和相关支持团队的数量。
➡ 为客户提供范围更广泛的仿真产品组合。
➡ 借助 HyperWorks 许可证系统大幅降低软件成本，从而提供更加价优的工程服务。

现在我们已经采用 HyperMesh 和 HyperView，而回顾将原求解器转换到 RADIOSS 时所做的工作可以发现，转换过程相当简单，并且我们能够随时了解最新情况，比预期计划更早地在实际项目中使用 RADIOSS。这要归功于求解器得出令人满意的结果，令我们无需在新求解器上花费过多的额外时间就能够执行相同类型的分析。我们非常期待 RADIOSS 的下一个版本，毫无疑问它会进一步改善我们的流程。
——Sigma Connectivity 高级 CAE 分析师Henrik Persson