多功能研发工具平台SimCube

随着航空航天、通信、汽车等领域产品复杂程度的不断攀升，产品研发过程中的工程仿真和多学科软件集成技术正面临全新挑战。由于复杂系统的研发设计需要采用多种仿真工具，往往涉及来自结构、流体、电磁等不同工具的协同；而在项目实施前，系统工程师，也必须对不同开发阶段以及不同概念层面上的系统性能提前进行全面系统的验证……可以说企业产品研发过程中异构问题和协同集成需求从未如此紧迫过。

本周为大家介绍的是多功能研发工具平台SimCube。SimCube为研发人员集成工程软件，创建业务流程提供统一的平台。同时，也为研发人员的日常工作提供众多辅助工具。

SimCube都能做什么？
SimCube集成多种商用CAD/CAE软件以及自主研发程序，实现联合仿真；可灵活定制流程使任务自动流转，提高效率；功能强大的辅助工具，帮助研发人员进行文本编辑，计算结果可视化以及后处理。

1、工具集成

ANSYS
• 建立ANSYS APDL变量与SimCube输入输出参数之间的映射；
• 提供与 ANSYS Mechanical APDL Product Launcher 一样的输入接口；
• 可控制是否显示ANSYS图形窗口；
• 迭代计算过程中无需反复启动ANSYS，提高计算效率。



ANSYS *.inp 文件中的变量与SimCube中输入输出参数之间的映射

Matlab
• 建立Matlab *.m 文件中的变量与SimCube中输入输出参数之间的映射；
• 在迭代计算中无需反复启动；
用户自研程序
• 集成方法：图形界面交互，Javascript脚本。
• 输入输出文件模板，以及相应文件中输入参数和结果的提取。



Matlab *.m 文件中的变量与SimCube中输入输出参数之间的映射

2. 联合仿真

SimCube按照国际CAD/CAE软件接口标准—— Functional Mock-up Interface (FMI) 功能样机接口实现分析工具的集成，打通软件之间的数据通道，进而实现分析数据传递的自动化。

• 集成超过100种FMI标准CAD/CAE软件；
• 提供“总线控制”模式调用非FMI标准的CAD/CAE软件；
• 支持远程联合仿真，实现服务器与客户端的数据传递。



功能样机接口在汽车行业的应用

3. 试验设计与优化

SimCube提供7种试验设计方法（全因子法，中心复合法，正交数组法，参数设计法等）帮助设计人员：

• 评估模型中各个因子对结果的影响；
• 分析模型中各个因子的相互作用；
• 使用最少的试验次数评估模型机理。

在确定对结果影响显著的因子后可选择10种优化设计方法中的一种或多种（多目标粒子群法，下山单纯形法，帝王蝶法，差分进化法等）对模型进行：

• 单目标、多目标优化；
• 局部寻优、全局寻优；



SimCube试验设计分析——回归模型

4. 可视化与后处理

• 提供丰富的数据可视化图表（折线图、散点图、云图、矢量图等）；
• 提供丰富的后处理功能（模型切片、剖分、等值面等）；
• 无需安装相应有限元软件也可对结果可视化与后处理；
• 支持模型多窗口显示，以及数据帧、模型视角自动同步；
• 支持后处理结果动画显示，可针对不同物理量在在若干窗口同步显示。



SimCube试验设计分析——地毯图

5. 远程计算

提供服务器功能，方便用户在对计算量较大的项目中科学分配、整合资源。
SimCube.Server能够：

• 强大的跨平台性，适用于Windows/Linux系统，同时支持混合平台部署；
• 方便灵活的部署方案，实现远程计算的管理、请求的分发以及执行。



SimCube.SimCloud多窗口同步显示

二、 SimCube软件家族

1. SimCube.Automation

基于插件架构开发的集成化研发平台，能够集成：

• 各种商用CAD/CAE，如ANSYS；
• 用户自主研发的软件；
• 用户编写的Javascript 脚本。

同时，为方便封装经验，积累知识，该平台提供灵活的流程定制:

• 支持循环、序列、分支、并行等仿真流程的定制；
• 支持图形交互与脚本两种方式建模；
• 用户流程模板化、模块化



Automation流程定制以及工具集成示意图

2. SimCube.Server

• 提供计算节点集群 ；
• 接受Automation流程运行时发出的远程计算请求 ；
• 分配计算节点处理相关任务
• 基于FMI标准联合仿真的远程计算

3. SimCube.SimEditor

强大的文本编辑器：

• 支持上百种文本编码格式；
• 支持ANSYS APDL 语法高亮显示；
• 支持ANSYS APDL 调试，模型视图同步；



SimEditor编辑、调试APDL

4. SimCube.SimCloud

轻量级后处理工具，能够对数据进行可视化处理，并生成多种样式的图表曲线。同时，在不安装相应软件的情况下，SimCloud还可以对：

• ANSYS计算结果文件(*.rst *.rth *.rfl)
• Abaqus计算结果文件 (*.odb)
• Nastran模型文件 (*.bdf)
• Excel数据表格文件 (*.xlsx)

进行可视化以及后处理。
同时为基于有限元网格模型的求解器提供前、后处理功能。



SimCube.SimCloud 打开 Abaqus *.odb 文件

5. SimCube.ProNas

中高频噪声振动分析模块，支持：
• 直接导入Nastran模型文件 (*.bdf)建立有限元模型
• 直接导入Patran Session文件为单元分组
为满足不同项目的需求，用户可在数据库中创建：
• 材料库（流体，泡沫，纤维，各向同性材料，正交异性材料以及粘弹性材料）
• 谱（阻尼类，功率、能量类，多种工程单位类等）
• 声学材料类（层叠材料、用户自定义材料等）
基于“能量有限元-统计能量分析”(EFEM-SEA)方法的求解器，比传统求解器具有如下特点：
• 阻尼，耦合强度适用范围宽
• 子系统划分灵活
• 精度高且易控制



SimCube.Pronas 导入Nastran *.bdf 文件



SimCube.Pronas 计算结果

三、SimCube可以实现：

价值1：快速建立复杂的流程模型

对于大型复杂的流程，通过鼠标拖放方式需要花费大量的时间和操作，PERA.SimCube提供基于Javascript脚本的方式，方便用户快速方便地建立流程。

价值2：统一的运行调度环境，真实反映业务场景

对于流程中复杂的条件约束，采用总线控制方式进行统一管理和调度，从而让系统按照业务场景进行仿真。

价值3：强大的集成开发调试环境，让错误消失在萌芽阶段

通过SimEditor编辑调试环境、Automation运行调试功能，能最大限度地定位问题所在，排除错误，增强运行的稳健性。

价值4：实时地监视运行，在运行状态下也能够修改流程

实时地监视流程运行的状态，实时查看计算的结果数据。在流程运行过程中也可以实时地修改流程，并能实时反映到结果中。

价值5：方便集成到用户研发信息化体系中

通过自动化控制台程序，使系统可以快速与用户其他研发信息化系统集成，避免企业“信息孤岛”的不断产生。