仿真技术应用普遍问题大讨论！

solidedge

问题一：如何破解“除了仿真工程师，所有人都不相信仿真的结果；而除了试验工程师，所有人都相信试验的结果”这一困境？仿真和试验团队如何才能做到有效的互补？

来自杭州汽轮机的孙义冈老师强调了仿真人员参与试验方案设计并跟踪试验过程的重要性，认为这一过程对仿真技术人员的成长极为重要，尤其是在企业内部分工极为细化的今天，仿真人员必须要牢记“计算的东西一定要经得起考验”。此外在日常工作中出现计算结果与试验结果不一致时，仿真人员不要盲目将责任推卸给试验，一定要首先从仿真计算的原理、规范和过程查起，在确信计算的准确性之后再主动帮助试验人员检查试验方案和过程。孙老师还结合汽轮机试验的特点，介绍了仿真结果对试验中传感器部署位置和传感器选择的重要作用。
       从航天某研究所退休的邹正刚老师则结合多数航天产品试验成本极高甚至无法试验的特点，讲述了仿真指导试验的重要性。他口头讲述了一个导弹发射过程仿真的例子，证明通过细致精确的仿真，可以帮助研发人员理解产品的工作原理，避免由于错误的假设而进行复杂的设计，从而降低研发成本并提高研发效率。邹正刚老师还建议仿真和试验团队的紧密合作也是企业提升综合研发实力的关键，总结了仿真和试验的互补作用——即用仿真指导试验方案设计，而用试验结果去修正仿真流程。

问题二：重要的仿真模型参数，例如材料参数(尤其是在新材料不断涌现的今天)、摩擦系数、疲劳强度分析中的各类影响因子等，应当如何获取或者进行人为标定？

这个问题主持人首先邀请部分企业来宾进行了分享，来自上汽、TRW、商飞、航天八院和宝钢的来宾分别介绍了自己企业的一些相关流程。目前企业通常的参数获取及标定流程如下：
1. 对比较成熟的仿真流程，其仿真参数已经通过企业内部规范设定。然而内部规范的设定则需要经过积累。
2. 基本的仿真参数来源主要包括：供应商提供、自主试验提供、根据行业规范或者参考文献，也有一些较难通过实验获取的参数则通过拟合方法进行标定。
3. 许多企业中在设计早期阶段的仿真中会在参数可选范围内选择较为保守的边界值，而在后期采用更为实际的数值(例如均值等)进行仿真。
      几位老专家也分别对这些流程进行了点评，他们普遍承认许多仿真参数难以获取是仿真精度提升的一个瓶颈，但也给出了各自的建议，例如：邵慰严老师介绍了他首创的疲劳强度分析综合系数法，他认为把过多的影响因子分别进行拟合是成本极为高昂的，但是根据具体产品特点采用综合修正系数，在日常工作中会大大简化工作，提高效率。孙义冈老师则结合汽轮机产品的需求特点，以振动阻尼为例，建议在规范内取保守值。

问题三：在仿真的效率和精度之间应当如何取得平衡？

决定仿真效率和精度的两个关键因素是单元类型的选择和单元的尺寸。邵仁兴老师从原理上讲解了这个问题，即如果采用三维有限元模型且无限加密，理论上是可以无限逼近真实解的，但是这样做是有代价的。他举了一个经典例子来说明这个问题。多年前某企业在设计车辆的悬挂弹簧时需要利用仿真手段，然而由于该问题的高度非线性(由于弹簧自身截面不同、加载后存在接触刚度等因素导致)，并且当时的计算机硬件条件限制，原有三维有限元模型的计算量极为巨大，几乎无法进行。当时邵老师主导研究其工作原理，成功利用“经验参数+修正系数”的方式来替代接触刚度，并采用变截面梁单元来取代原有的单元。该项目获得了极高的整体仿真精度。尽管今天的计算机硬件水平已经大幅度提高，但是在进行有限元仿真时工程师还是应当学会对模型进行适度的简化，从而提高效率。

关于而模型简化的标准，几位专家的观点基本一致，即对于特定问题，在模型加密到一定程度时，计算结果的变化范围已经小于一定的百分比(例如5%),此时继续对模型进行加密并不能带来计算精度的进一步提升，此时的网格尺寸就是合理的。

问题四：如何根据仿真结果进行工程判定？仿真工程人员的“否决权”从何而来？

仿真技术人员的“否决权”由孙义冈老师提出，座谈会上孙老师首先分享了他提出这一概念的由来。仿真人员应当保持谦虚的态度，通过认真细致的工作主动帮助设计人员、试验人员、生产制造人员解决实际问题,赢得企业内部对仿真人员的尊重，并且要在关键时刻“敢于担当”，迎难而上主动协助企业攻克技术难关。“否决权”的获得来自于自身的实力和敢于担当的精神。主持人还邀请上海良信电器的来宾分享了他们如何通过细致的工作帮助仿真团队建立起在企业内部的地位。

关于工程判据，孙义冈老师结合他在振动标准委员会的多年工作经历，阐明了一个重要概念：来自市场的判据未必是唯一的，企业应当结合自己产品的市场特点来设定自己的工程判据。他举了日本和德国车企的造车理念，一个是“要找出10年还不坏的原因”，另一个是“要找出导致10年就坏的原因”，因此这两个国家普遍的工程判据是不同的，但是不能轻易下结论说某一个判据更好。

同时孙老师举了美国ASME规范对应力的判据标准在过去10年中不断更新的例子，说明了工程判据应当不断更新，而这要求企业或行业协会动用专门的资源来维护自身的规范和判据。

问题五：如何建立企业自身的仿真建模规范？

主持人邀请了企业来宾对各自企业的仿真建模规范进行了分享。总体结论是：在航空和汽车行业，相应的规范已经比较成熟。然而在其他行业，规范的建立仍然需要时间积累。

当前许多行业的仿真应用面临这样的风险，即企业没有足够的人力资源来进行规范的制定。而多位专家均表示他们虽然年事已高，但如果企业有需求，他们仍然愿意帮助企业来进行相应的工作，同时也建议行业内的咨询服务商发挥更多的作用。

仿真技术的发展趋势？

由于时间有限，主持人结合自己的经验讲述了自己对这个问题的理解。仿真技术的理论和算法已经趋于稳定，未来的发展会包括以下几个趋势：易用性的进一步提升、算法的并行化、向多物理场联合仿真以及多学科优化的延伸、仿真数据平台的完善、以及开放的二次开发接口。

不同仿真领域有不同的专业软件，企业如何建立统一的仿真平台？

在不同行业，企业的仿真平台建设会面临不同的问题。主持人邀请一些来宾介绍了自己企业的仿真平台建设情况，总体的印象是除了汽车和航空行业之外，其他行业对仿真平台的建设还没有成熟的思路。可以借鉴的经验是先统一不同仿真的前后处理平台，在此基础上逐渐通过二次开发来建立仿真平台。这一过程中也可以借鉴一些多学科仿真平台的经验和功能。

开源仿真软件在企业中的应用存在哪些问题？何种情况下适合使用开源软件？

在现场对来宾的调查中发现，绝大多数企业对使用开源仿真软件是持保留态度的，主要原因是根据企业需求进行开发的工作量较大，后期维护的隐性成本也较高，而企业很少有人力资源来做这件事。但是如果学校或者独立的商业机构能够在开源软件基础上开发出商业化的软件产品，企业是不反对购买或使用的。

本文来源：制学网。作者：叶洎沅。转载请注明出处！