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AI大數據之自行車前叉CAE結果預測|physicsAI
成功案例-AI大數據之自行車前叉CAE結果預測

AI大數據之自行車前叉CAE結果預測

【背 景】

           本案客戶為了加速產品設計階段的開發流程,希望引入AI大數據預測工具協助做快速預測。瑞其協助客戶導入Altair physicsAI,以客戶過去的模擬與CAE模擬結果做為基礎訓練AI預測模型,在產品設計初期使用Altair physicsAI預測新設計的物理量分布。

延伸閱讀:產品介紹-Altair physicsAI

【成 果】

           活用客戶過去累積的設計與分析資料訓練AI預測模型,預測產品新構型的物理量分布,快速評估新構型的可行性,加速產品改良與新產品開發的流程。


【技術特點】

  使用AI深度學習技術,以過去的物理量分析結果做為訓練資料,訓練AI模型。
  將新造型的cad圖面或FEM網格模型導入做為輸入資料,使用訓練完成的AI模型進行預測,不需經過CAE模擬即可快速得到新造型的物理量分布預測結果。

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AI大數據之車架結構多維度最佳化|expertAI

車架結構多維度最佳化_圖1
AI大數據之車架結構多維度最佳化


【背 景】

           本案客戶為提升車架結構剛性,希望引入AI大數據協助加速開發流程。使用傳統的最佳化分析無法針對應力分布等分布型的物理量做最佳化,有時最佳化得到的結果變形等物理量分布非最佳情況。

           瑞其協助客戶導入Atair expertAI,在最佳化的過程中同時考量到物理量的分布情形,最終讓最佳化的結果更極致。


【成 果】

           加入了Altair expertAI進行應力分布的聚群分析,再進行HyperStudy最佳化,車架的應力最佳化結果比起傳統最佳化方法減少了約10 Mpa。最佳化目標的車架的質量,與單獨使用傳統最佳化的結果相比,更降低了20%(從8.2 kg降至5.6kg)。

【技術特點】

  不再僅限於對單一的物理量做最佳化。
  Altair expertAI使用AI非監督式學習的聚群分析技術,識別應力分布與變形趨勢等物理量分布情形並進行分群。
  將變形方式或是物理量分布的類型分群設定為最佳化的限制條件,達到多維度的最佳化。


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CFD專欄 | physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
       業界的CAE工程師在大部分時間裡都在處理類似的模型,比如空調管路的CFD、汽車保險桿的CAE工作。通過設計實驗 (DOE) 迭代,不斷優化尺寸參數和產品外形,以降低管路流動阻力、提高風速均勻性,或者實現結構的輕量化、提高安全性和耐久性。
       在一般的情況下,項目分析完成後,電腦伺服器端上的大量模擬結果文件會被刪除。即使有備份,也很少有機會被再次利用。每當有新的分析項目時,CAE工程師會需要重新進行幾何清理、網格劃分、求解分析等步驟。

設計人員提出新設計時,CAE工程師能夠立即預測結果?

       physicsAI利用CAE的歷史數據作為機器學習的訓練樣本,每當輸入新的CAD數據或面網格,能夠快速預測出壓力、溫度、應力、變形等物理場分佈結果。這樣一來,CAE工程師就能更迅速地進行預測和優化,提高工作效率。
 
【physicsAI的價值】
◆  基於幾何深度學習,無需手動參數化。(許多CAE模型參數化很困難,而且手動製作的參數集可能不是最佳的)。
◆  使用者無需撰寫程式或編輯腳本。 
◆  可以在面網格或 CAD 上直接預測,省略了複雜的建模流程。 
◆  比模擬求解器快得多的預測速度,並支援設計探索。 
◆  可以做到任意物理場的模擬預測(結構、流體、電磁等等……)。

 

圖1_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

 

 【physicsAI的使用】

 ◆  安裝HyperWorks Desktop v2023 版本。 
 ◆  支援Nvidia GPU訓練,至少8G以上的顯存。 
 ◆  訓練時間和樣本的數量與每個樣本的網格數量有關,小模型訓練半小時,大的模型可能超過一天。 
 ◆  支援本機或遠端HPC的訓練樣本。 
 ◆  訓練樣本需要是.h3d .fem .rad模擬結果格式,預測可以用Parasolid或面網格。

圖2_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

接下來在本文將透過一個空調管路的模型示範如何使用physicsAI,基本操作共分為 4 步:

◆  建立資料集
◆  模型訓練
◆  模型測試
◆  模型預測
最後,求解器的驗證步驟是可選擇的。

圖3_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
       示範模型採用 Inspire 設計造型,由HyperStudy 驅動5個CAD參數建立DOE分析,流體求解器 AcuSolve 計算流場,產生7個訓練樣本,2個測試樣本,並用2個新設計模型用於預測。

圖4_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

Inspire設計參數
圖5_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

       physicsAI運行在筆記型電腦(Intel CPU i7-10850H,32GB RAM),對流場的預測速度比CFD求解器快了7~8倍

圖6_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

圖7_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具Epochs=300,訓練時間18 min, 15sec
圖8_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
Epochs=100,訓練時間6 min, 18sec
       在進行預測時,physicsAI將以信心程度 (confidence score)的形式量化輸入設計與訓練數據的相似程度,並顯示在視窗右上角。
◆  信心程度為1.0表示輸入設計與其中一個訓練點相同。這是可能的最大值。 
◆  信心程度為0.0表示輸入設計與最近的訓練點的差異與兩個最遠的訓練點的差異相同。 
◆  負信的信心程度則表示輸入設計與訓練數據非常不同。除非用類似的設計訓練新模型,否則預測的品質可能很低。

圖9_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具  

       確定性 Determinism:近似確定性可以透過在規範文件中設置隨機種子來實現。然而即使在這樣做之後,通常也會觀察到使用相同設置和數據訓練的兩個模型之間的細微差異,這是正常現象。 更多的樣本數量且樣本包含更多的設計概念,可以提高預測的泛化能力。 
       為了保證在案例示範的效果,對示範模型進行擴展訓練,共280個樣本點(7種管路類型,每種管路40個尺寸組合),在GPU伺服器上訓練3小時。

圖10_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

圖11_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
AcuSolve(上)和 physicsAI 預測(下)的壓力分佈對比

圖12_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
AcuSolve(上)和 physicsAI 預測(下)的流速對比
physicsAI 也可以在Inspire中開啟,直接在CAD模型上預測。

圖13_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
對預測結果可靠性的評估信賴度分數
圖14_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
保險桿碰撞安全模型預測:圖15_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
【常見CAE模型的訓練時間】
顯式動力學:小球撞擊
圖16_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
流體力學:空調管路
圖17_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
固體力學:支架靜力
圖18_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
 
【physicsAI 的一些基本概念】
Q:什麼是幾何深度學習?
A:幾何深度學習(Geometric Machine Learning)是從非歐幾里得資料類型中學習的一種神經網路方法。
歐幾里得結構資料(Euclidean Structure Data)包括圖像、文字、聲音等: 
圖19_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
非歐幾里得結構資料(Non-Euclidean Structure Data)可以比一維或二維表達更複雜的結構,比如分子結構,神經網路,費曼圖,流型資料(maniflods)等等:
圖20_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
 
【physicsAI的訓練參數】
  Epochs:模型訓練的疊代次數 
  Early Stopping / Patience:如果模型在疊代後沒有改進,提前停止訓練 
  Learning Rate:訓練中每次疊代的步長(越大越快,但可能無法收斂) 
  Width:控制可學習模式的複雜性 
  Depth:控制可學習的模式的複雜性以及資訊在本機傳播的距離。(對訓練時間影響較大)
圖21_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

 

【設定合理的Learning rate】

    較大的Learning rate會迅速朝向最佳方向發展,但如果太大,則可能無法達到收斂位置。 
   小的Learning rate更有可能收斂,但可能會需要花較長時間才能達到收斂。 
   一個好的Learning rate應該足夠大,可以快速收斂,但又不能太大導致在收斂之前就卡住而無法完成優化。日誌中的Noisy Loss顯示Learning rate可能過大。從預設值1e-3開始,如果Noisy嘗試1e-4。

圖22_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

不同的Learning rate對比:

圖23_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

【寬度和深度Width and Depth】

  寬度控制physicsAI可以看到的細節。深度控制physicsAI一次可以看到多少。 
  模型的訓練時間基本符合如下公式:Training Time=WidthDepth

 

圖24_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

 

 

【過擬合(Overfitting)和欠擬合(Underfitting)】
          過擬合指的是模型在訓練集上表現非常好,但在測試集或未知數據上表現較差的現象。過擬合的主要原因是模型過於複雜,過多地學習了訓練集中的噪聲和細節,導致對未知數據的泛化能力較差。過擬合的特點是模型對訓練集中的每一個樣本都能夠很好地擬合,但在新的數據上表現不佳。
 
          欠擬合指的是模型在訓練集和測試集上都表現較差的現象。欠擬合的主要原因是模型過於簡單,無法很好地擬合數據的複雜性和特徵。欠擬合的特點是模型無法很好地擬合訓練集中的樣本,導致模型在訓練集和測試集上的表現都不佳。
圖25_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具

 

空調管路模型的操作演示
圖26_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
Training physicsAI
圖27_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
Testing a physicsAI model
圖28_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
Real-time physics predictions
圖29_physicsAI面向CAE工程師的機器學習工具
From CAD to contour
 
關於 Altair 澳泰爾

  Altair(納斯達克股票代碼:ALTR)是計算科學和智慧領域的全球領導者之一,在模擬、高性能計算 (HPC) 和人工智慧等領域提供軟體和雲端解決方案。Altair 能使跨越廣泛行業的企業們在連接的世界中更高效地競爭,並創造更可持續的未來。

       公司總部位於美國密西根州,服務於13000多家全球企業,應用行業包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。

 

文章出處:https://blog.altair.com.cn/article.html?id=acg7d9ghwwaiawek3uycir7t4vg7o0sk 

AI大數據之軸承破壞預測|RapidMine x Knowledge Studio

 AI大數據之軸承破壞預測

【背 景】
       客戶工廠有大量的軸承設備,希望能藉由AI大數據的協助預測軸承設備的故障,以便做出快速應對來提高產線穩定度。
 
【成 果】
         藉由一些感測器記錄軸承設備的訊號,透過RapidMiner的AI大數據的聚群分析與決策樹,歸納出量測訊號與對應故障的關聯性,完成軸承設備的破壞預測,並提供給設備維護團隊參考規畫後續的保養工作。

 

【技術特點】
  透過感測器量測的資料與AI大數據工具,彙整不同訊號量測結果與軸承故障形式的關聯性。
  利用Altair Data Analytics工具RapidMiner及Knowledge Studio建立AI模型,完成軸承破壞形
     式的預測,協助客戶提高產線的穩定度。

 

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AI大數據之機械手臂故障預測|RapidMiner x Knowledge Studio

AI大數據之機械手臂故障預測
 
 【背 景】
       客戶為零件製造商,為了減少人力成本與提升效率,已在工廠引入大量機器手臂協助貨物的搬運。為了避免機械手臂遭遇故障對工廠產生造成的停工損失,目標是藉由AI大數據分析協助規劃機器手臂保養時程。
 
【成 果】
        使用Knowledge Studio及RapidMiner,根據蒐集到的機械手臂數據,包含運轉時間、用途、驅動方式、手臂長度、手臂類型等等,訓練AI模型,協助客戶完成機器手臂故障預測與完善機械手臂的保養流程。
【技術特點】
  針對機械手臂故障預測的需求,藉由Knowledge Studio及RapidMiner觀察不同因子與故障的關聯性。
◆  根據資料建立AI模型達成機械手臂的故障預測。
◆  加入KPI協助管理者安排保養維修的優先程度,完成維修保養流程最佳化。
◆   AI大數據分析有許多演算法可供運用,比如聚群分析(K-means)、K-NN模型可判斷歸類、關聯分析、監督預測學習(決策樹、隨機森林、Deep learning、Bagging、線性回歸…等),來建構預測模型。
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AI大數據模型–預測車架結構應力|Knowledge Studio
  

AI大數據模型預測車架結構應力
 
背 景
       本案客戶為提升車架結構剛性,希望引入AI大數據協助加速開發流程。瑞其使用大數據Altair AI軟體Knowledge Studio,以客戶提供的車架結構相關資料,訓練AI深度學習預測模型,協助客戶加快產品初期開發流程。
 
【成 果】
 建立AI模型準確預測車架的變形與應力,加快車款改良與開發的時程。
 
       【技術特點】
◆  使用Knowledge Studio快速找到車架參數靈敏度
◆  操作簡易無須撰寫程式碼,在Knowledge Studio介面中輕鬆訓練AI深度學習模型,準確預測車架的變形與應力
         
AI大數據之馬達性能預測|Knowledge Studio

 
AI大數據之馬達性能預測
   【背 景】
       客戶為一家馬達製造商,為降低產品設計修改所耗費的時間,希望藉由軟體訓練新進工程師並累積其經驗。 瑞其以客戶提供的馬達相關資料,建立一個AI大數據分析預測模型,進而快速預判馬達相關性能。
 
【成 果】
  藉由大數據訓練出來的AI模型準確預測馬達性能,包含:溫度、轉矩、結構強度…等,加速新產品的開發流程。
  於AI對於馬達大數據資料庫的分析,協助工程師從分析結果快速了解馬達結構與性能的關聯性,進而累積設計經驗。

【技術特點】
◆  使用AI機器學習方法快速將資料歸納分群,減少浪費在整理歸納理解資料的時間,讓工程師能夠有更多時間做進一步的分析與研究。
◆  Knowledge Studio具有無程式碼且視覺化的操作介面,沒有程式語言與資料科學背景的工程師也能快速入門,使用機器學習方法,例如自動化機器學習、深度學習、決策樹與聚群分析等等,讓AI大數據工具加速工作的進行。
 
【Youtube 技術解密】
 
工程領域
工程領域
       瑞其CAE技術團隊具備十餘年的CAE工程經驗,累積豐富的分析knowhow及材料資料庫,我們以HyperWorks全方位CAE工具,於產品設計前段提早預測問題,減少開發設計流程中的Try & Error,更以最佳化設計技術,協助客戶找到最佳設計方案,完成輕量化設計目標。
各領域包含如下:

CAE工程.結構分析、結構應力分析、最佳化設計、結構輕量化、疲勞分析、客製化程式、流固耦合分析
 
【關於瑞其】- 最專業、最用心的CAE工程顧問公司 - 瑞其科技
改進 PCB 開發:Altair PollEx™ 助力三星 SDI 節省六百萬美元

 成功案例 -電子業-三星

改進 PCB 開發:
Altair PollEx™ 助力三星 SDI 節省六百萬美元


【行 業】

半導體(EDA)

 

【挑 戰】

       三星 SDI 由數位顯示幕控制電路轉換為電池控制電路製造,需要革新電子設計及印刷電路板 (PCB) 製程技術,並且減少開發時間和設計反覆運算次數。
 

【解決方案】

利用 Altair PollEx™ 進行了 PCB 設計審查和驗證評估,加強管理 PCB 設計到製造的整個過程。
 

【優 點】

◆  大大減少了從 PCB 設計到製造的反覆運算次數
◆  快速視覺化、查看和比較來自主要 ECAD 系統的 PCB 設計
◆  共用和審查 PCB 設計時安全且快速地進行溝通和協作
◆  減少開發時間、節省百萬美元開發成本
 
       三星 SDI 使用 Altair PollEx PCB 建模器和PCB 驗證功能模組進行了 PCB 設計審查和驗證評估。 此次評估側重於受支援的製造設計規則 (DFM) 和電氣工程設計 (DFE) 規則,目的是管理和加強從 PCB 設計到製造的整個過程。

 

       憑藉簡單易用的協作功能,PollEx 可説明位於全球不同辦公地方的 PCB 設計師、硬體工程師、測試工程師以及製造工程師組成的團隊實現無縫交流。 三星 SDI 需要一種既能在所有分支駐地使用,又可對設計規則和驗證環境進行集中管理的解決方案。

 

       Altair 與三星 SDI 工程師開展了密切合作,確保該 PCB 驗證解決方案可以應用於具有不同驗證要求的現有產品和新產品。得益於 PollEx,三星 SDI 在兩個月後即獲得了高效的協作環境,其 PCB 驗證能力也得以在多個團隊中發揮作用。

 

       借助該環境,PCB 繪圖工程師可以將 PCB 佈局設計上傳到 PDM 伺服器中,包括採用 PollEx 格式的設計。 之後,所有工程師均可在運行 PollEx PCB 驗證工具的同時,使用 PCB 建模器審查 PCB 設計。

 

【PollEx 釋放設計潛力】

 — —縮短設計時間和降低開發成本

◆  輕鬆快速地可視化、查看和比較來自主要ECAD系統的PCB設計,同時安全地共用這些設計;
◆  通過在設計過程的早期檢測可製造性,組裝以及電氣缺陷和故障,大大節省了成本。
本文摘自 Altair Taiwan Blog  【全文請點此
  
鍵盤CAE快速組裝與落摔分析|SimLab x Radioss

鍵盤CAE快速組裝與落摔分析

 

【背 景】 

       本案的委託客戶是一家世界知名的鍵盤設計製造商,由於鍵盤的型號種類衍生繁多,各型的設計周期也相對緊縮,各專案都須在有限的時間內完成開發,符合工業設計的造型之外又能達到結構性能指標。
       瑞其藉由SimLab的快速鍵模與Radioss高效的計算效率,幫助客戶快速完成多步驟落摔CAE分析。

延伸閱讀:Radioss產品介紹

 
鍵盤CAE落摔-1
鍵盤CAE落摔-2
鍵盤CAE落摔-3
鍵盤CAE快速組裝與落摔分析(圖)
 

【解決方案】

整組鍵盤分析的挑戰:

1. 網格劃分

        由於鍵盤結構相對輕薄,為了抵抗彎曲甚至落摔的衝擊力都會添加許多的小型支撐肋結構,而按鍵部分也具有許多細微的特徵,這些都對於網格劃分是一大挑戰。

2. 橡膠材料的使用

        按鍵的回彈行為是藉由微小的橡膠結構來達到,但橡膠材料在分析上容易不穩定,可能會錯誤甚至發散的結果。

3. 組裝到落摔的多步驟分析

        鍵盤在落摔前需要進行按鍵組裝定位的動作,在分析上是屬於擬靜態的行為,傳統作法可能需要藉由隱式分析來達到,但是隱式求解會有收斂性的問題,但之後的落摔分析是顯示分析,兩者之間的轉化需要增加許多的人為設定以及debug的成本。

為了解決上述這些問題,我們的解決方案如下:

1. 利用 SimLab進行網格處理

        SimLab生來就是為了處理極為複雜的幾何結構,在此專案上的網格處理上可說是迎刃而解,大部分的狀況幾乎不需要人為調整即可得到高品質的網格。

2. Radioss橡膠材料

        Radioss在橡膠材料上提供了多種理論模組可以運用,且分析上也較為穩定,在專案過程中並無求解發散的狀況發生。

3. Radioss進行一條龍的多步驟分析求解

        Radioss在擬靜態的分析上有很高的效率,從組裝再到落摔的過程當中皆以顯示分析進行,且組裝的預負載過程佔總分析時程不到20%,而一條龍的方式除了可免除設定的失誤以及顯式分析的不收斂導致分析失敗的可能性,還大大提升分析效率以及開發時程的穩定性。

【成 果】

◆  產品通過落摔測試
◆  CAE驗證時程縮短50%
◆  測試成本減少八成
 

【 Radioss -Tips#2 】Radioss預緊與衝擊分析一次搞定

  
5G基地台天線流固耦合分析|SimLab
 5G基地台天線流固耦合分析
【背 景】 
       本流固耦合分析案是由國內天線製造商委託,其設計了一座大型5G天線,且必須考量風力對天線擺動角度的影響,以滿足天線擺動角度的規格要求。
       為了縮短分析時程,幫助客戶在最短時間內找到解決方案,瑞其藉由Altair SimLab多物理分析平台的強大串接功能,迅速設定好複雜的流固耦合分析步驟,計算出客戶最在乎的角度變化量。

【解決方案】
       此分析案中最困難的是流場部分並非固定區域,而是須隨著結構變形而改變。天線的形狀因受風吹而變形,變形後的天線進而影響周遭氣流動向,因此天線所受風力並非一個定值,而是忽大忽小隨天線擺動角度而變化。
       要解決這樣的問題,就必須應用到流固耦合技術(FSI),同時計算天線變形量與氣流的交互影響。
       以往針對結構與流場的FSI分析手法較為繁瑣,設定的時間也較冗長。Altair透過SimLab平台設定,能大幅減少專案所需的時間,並降低使用者的學習門檻,即時提供客戶所需的分析結果。
 
  【成果&亮點】
◆  透過分析找出結構弱點,提出天線支架補強與降低天線罩風阻等改善方案。
◆  使天線擺動角度及其他性能指標符合要求。 
◆  研發時程從二個月縮短至一周

◆  節省七成測試成本  
電子產品之落摔/衝擊分析|Radioss
 電子產品之落摔/衝擊分析
【背 景】
          在電子產品的落摔與衝擊分析中,往往因為模型的網格數量相當大且網格的Min. Size很小,而需要耗費很長的分析時間。
          本案分享Radioss如何運用獨特的技術,兼顧分析效率與準確度完成衝擊分析,並進一步提取衝擊分析的等效靜態荷載進行最佳化分析。   
        
【成 果】
          我們以Radioss進行電子產品的衝擊分析,技術亮點包含:高精度的一階元素、準確的單精度計算、動態消散ADYREL、動態鬆弛(Dynamic Relaxation)、靜態負載提取、接觸剛性調整...等技術,將不同個案的衝擊分析速度提升2~5倍
 
【技術亮點】HyperWorks電子業應用優勢說明
 

【技術亮點】
◆  準確的單精度元素
Radioss具備準確的單精度元素,應用在許多案例中相較於雙精度可提高數倍分析速度,同時得到準確的結果
 


   
◆  高精度的一階元素:
quadratic 1st order tetra element (每個節點有6個自由的的tetra元素)
◆  多次落摔
       過去多次落摔分析在每次落摔之間需要花許多時間進行穩定平衡,而Radioss可不需進行Explicit /Implcit Solver互換,直接以特有的動態鬆弛(Dynamic Relaxation)技術快速地穩定並完成多次落摔。
◆  擬靜態分析
       針對以Explicit進行擬靜態的擠壓分析時,為了提升分析速度我們往往會加快擠壓速度,搭配質量縮放與Radioss特有的動態消散(ADYREL),可在提高分析效率的同時得到準確的分析結果。
   ◆  預緊配與多步驟分析
      針對需要做預干涉/預緊配分析,Radioss無須進入Implcit 求解器,避免面對收斂性的困難,可以一次做完預緊配及落摔分析。
◆  等效的靜態荷載進行最佳化分析
Radioss可以提取衝擊的等效靜態荷載,進行拓樸最佳化或搭配HyperStudy進行參數最佳化
◆  準確的接觸
       包含兩種接觸剛性 linear & Non linear 接觸剛度 ,可因應不同難度的的接觸狀況,可試需求選用達到最大效率。
  
PCB建模與熱固耦合分析案例|SimLab x OptiStruct
PCB建模與熱固耦合分析案例
【背 景】
 PCB的分析建模中往往有以下幾個挑戰:
1. PCB各層等效材料如何設定?
2. PCB板元件數量眾多,如何簡化?
3. BGA如何快速建立?  
如何快速完成PCB建模,並進行後續結構、熱傳...等分析是本案的主要目標。
【成 果】
本案例使用SimLab建模,並以OptiStruct執行熱固耦合分析。
1. SimLab可直接讀取ECAD,取得各層metal content百分比資訊,並依此產生等效材料參數。
2. SimLab提供快速建立BGA工具,可匯入座標點位csv檔案,快速建立BGA。

3. SimLab另有多種方便的Hex網格劃分工具,能有效率的建立PCB模型。
4. 
PCB受熱變形後翹區(Thermal Warpage)分析

 

【技術特點】
◆  PCB完整解決方案:訊號分析、結構熱傳、熱固耦合分析
◆  ODB++匯入
◆  Components簡化與篩選
◆  PCB等效材料模型
◆  BGA錫球自動升成
 
【PCB建模與熱固耦合分析案例】
 
PCB完整解決方案
PCB常見問題
PCB建模挑戰
PCB等效材料建模

BGA建模
熱固耦合分析-模型建立
熱固耦合分析-邊界條件
熱固耦合分析-溫度分佈
熱固耦合分析-翹曲分析結果
 
電子產品快速建模密技|HyperMesh

電子產品快速建模密技 |HyperMesh

【背 景】
       在電子產品CAE分析中,不管是落摔分析、擠壓分析、PSD振動分析、疲勞分析、CFD熱流分析...等,CAE建模(Modeling)幾乎占用CAE工程師80%的時間,因為在複雜的3D幾何中要反覆地進行幾何清理、組裝螺栓、接觸設定、厚度設定等工作。
       因此,如何有效地提高CAE建模的效率是客戶最優先的目標。
 
【成 果】
       本次專案我們針對電子業客戶建模的痛點,彙整HyperMesh強大的網格功能,再搭配瑞其科技開發的客製化程式,已成功讓伺服器、NB、滑鼠、鍵盤…等電子產品,降低超過70%以上的建模時間。

【技術特點】
◆  快速處理複雜幾何
◆  強大的Morph、RBE2自動重現
◆  客製化開發程式自動完成Routine動作
◆  自動完成以下動作: 取中性面、設定厚度、螺栓組裝、Tie設定、SpotWeld...等
◆  十倍加速建模時間
 
【技術亮點】HyperWorks電子業應用優勢說明

 
客製化1 -自動幾何分類
客製化2-自動抽中面&設定厚度
客製化3-自動MPC、打螺栓、給定材料
客製化4-自動搜尋&設定Tie
客製化5-自動SpotWeld
客製化案例:7分鐘完成伺服器建模
HyperMesh亮點-螺栓設計變更&增肋變更
HyperMesh亮點- Morph簡易快速
HyperMesh亮點-Remesh後RBE2自動生成
 



 
10倍速完成複雜模型CAE建模:滑鼠案例|SimLab
10倍速完成複雜模型CAE建模|滑鼠案例
【背 景】
       本案例客戶希望瑞其科技提供一套Mesh流程,能提升滑鼠CAE建模的速度,盡可能降低建模時間。以往CAE建模工作會在一開始CAD的階段,先戰戰兢兢地處理好所有幾何特徵才開始mesh工作。但常發生在mesh一半時,才發現某些地方沒有處理好,又再退回到CAD軟體做特徵處理,或手動於幾何面上增加一些特徵線…等,來來回回麻煩又耗時。甚至為了完成mesh乾脆放棄元素品質,而造成元素品質不良的無法收斂問題,最後花了更多時間在分析debug上。

【成 果】
       本案以SimLab強大的體網格mesh核心,再搭配各種快速又方便的網格特徵處理功能,並透過瑞其開發的客制化程式,將原本客戶1~2天的滑鼠CAE建模工作,縮短至1小時完成,成功省下約10幾倍的時間。

【技術特點】
◆  快速處理複雜幾何
◆  客製化開發程式自動完成Routine動作
◆  十倍加速建模時間

 



 
無線電子高頻電磁分析|Feko
無線電子高頻電磁分析

【背 景】

       移動式的無線電子產品經常遭遇電磁環境複雜問題,因其是在有限體積下做設計、要使用多種介質材料,還有訊號等多種考量。
       使用電磁分析軟體模擬時首先在幾何模型就需要花費精力處理,除非一開始就準備符合情況的簡單模型,這對業界來說也是一種成本。
 

【成 果】

       運用Feko的網格化引擎,它具有彈性的設定。在取得複雜模型時可不用太過簡化、甚至不簡化,從網格層面下手,更有效率地取得可用網格,並進行安裝於產品中天線的電磁分析。


【Altair Feko-Tips #1 】帶您認識 Feko 高頻電磁的三大產業應用




【無線耳機天線性能分析】 Altair 2021多學科應用技術大會

伺服器落摔分析|HyperMesh x 瑞其客製化程式

成功案例 電子業 伺服器落摔分析-2

伺服器落摔分析
【背 景】
       電子產品如手機、筆電、伺服器等,其落摔測試(Drop Test)或衝擊測試(Shock Test)為設計驗證中重要項目之一。
       本案以HyperMesh搭配瑞其科技的客製化程式,快速的完成伺服器的CAE建模,其中包含:自動幾何特徵分類、自動組裝螺栓、自動給定厚度、自動生成tie、自動打焊點、自動高品質Mesh...等,減少70%以上的建模時間。
       再以顯式求解器RADIOSS,進行伺服器落摔分析,由分析結果檢視各機殼結構應力應變分佈情況,判斷掉落地面之瞬間撞擊,是否會因設計強度不足發生結構失效問題,並進一步以HyperStudy執行設計優化。

【成 果】
       利用Radioss穩定的求解特性(效果重現性,Repeatability),與進階的質量縮放技術(Advanced Mass Scaling),快速的對於初始設計鎖點不足的問題進行補強,再搭配HyperWorks強大的參數優化工具HyperStudy,找出最佳化(Optimization)之結構鈑厚配置,達成減重與降低成本之目的。
 

 
 
手機落摔分析|Radioss
手機落摔分析-1 成功案例 HyperWorks 專業代理 瑞其科技手機落摔分析-2 成功案例 HyperWorks 專業代理 瑞其科技

手機落摔分析

【背 景】

       電子產品如手機、筆電、伺服器等,其落摔測試(Drop Test)或衝擊測試(Shock Test)為設計驗證中重要項目之一,本案利用HyperWorks的顯式求解器RADIOSS,進行手機落摔分析,由分析結果檢視各零件在相互搭接的情況下在跌落的瞬間產生的擠壓、變形,以及其應變分佈,進而判斷是否會因零件斷裂造成其功能失效。

延伸閱讀:Radioss產品介紹

【成 果】

       利用RADIOSS於顯式求解領域中穩定的求解特性(對策效果重現性,Repeatability),與其進階的質量縮放技術(Advanced Mass Scaling),快速且有效的對原始設計進行對策,最終輔助產品通過實際測試。


【客製化程式】如何十分鐘內完成落摔分析 - 以網通設備為範例



【客製化程式】十分鐘內從無到有完成複雜模型的DropTest分析 



【消費性電子之落摔分析】 Altair 2021多學科應用技術大會

馬達與驅控的整合分析|FluxMotor x Flux
PSIM

 
馬達與驅控的整合分析

【背 景】

       客戶為國內一家馬達與驅控器的廠商,在過去產品設計流程中,主要以打樣實測來確認馬達搭配驅控器後的性能。因此,馬達設計部門及驅控部門經常花費許多時間溝通與協作,以解決電機搭配驅控器後產生的問題。
       瑞其藉由PSIM與Flux整合馬達設計與驅控部門,使得馬達在打樣實測之前,能預先透過模擬分析馬達配合驅控器的操作性能。
 

【成 果】

◆  使用PSIM中的馬達驅控模組,搭配Flux降階模型,完成不同控制目標的模擬。
◆  透過PSIM模擬驗證馬達搭配驅控器的操作情況,減少後續在馬達與驅控部門溝通協作或重複測試驗證所耗費的成本及時間。
 
【特 點】
  具備完整的電子電路、馬達驅控等相關元件,並且內建支援C語言模塊(C block、simple C block),能夠更貼近實際的情況進行模擬。
  經由FluxMotor及Flux設計的馬達可以直接在PSIM快速模擬搭配驅控器時的操作情況。
 
   
電動輔助自行車之馬達設計分析|FluxMotor

FluxMotor
 電動輔助自行車之馬達設計分析

【背 景】

       客戶為國內腳踏車製造商因新推出電動輔助自行車,而產生馬達設計評估需求,為了同時可以兼顧馬達的電磁性能、電機溫升及結構應力,瑞其科技提供一套完整的解決方案。

【成 果】

        使用FluxMotor與Flux分析不同操作點下的性能,完成馬達優勢結構評估。並且使用HyperStudy執行最佳化,在用磁量、效率與轉矩大小皆符合需求的情況下,使轉矩漣波下降5%,完成符合應用需求的馬達結構最佳化。
 

【特 點】

◆  運用FluxMotor快速進行馬達預分析綜合比較性能,挑選出有潛力的結構。並經過Flux精準分析與最佳化方法微調結構,最終完成馬達設計初步評估。
◆  透過HyperStudy連結Flux、Hypermesh及Optistruct建構馬達多學科最佳化流程,一次滿足馬達的電磁性能、電機溫升,以及結構應力需求。

 

Altair EDEM-MotionSolve 聯合模擬在重錘破碎上的應用

成功案例- 機械產業-EDEM 聯合模擬

通過Altair ® EDEM™
對重錘破碎過程進行模擬,用於指導重錘破碎機的設計

【行 業】

礦山機械
 

【挑 戰】

解決重破碎機的效率、磨損問題

 
【解決方案】

採用EDEM 進行模擬模擬,分析破碎過程,洞悉破碎效果、鎚頭磨損等問題,指導重破碎機前期設計。


【優 點】

◆  基於試驗校準模型,準確預測破碎效果
◆  降低磨損,提升經濟效益
本文摘自 Altair Taiwan Blog  【全文請點此
縫紉機電控系統模擬|Embed
縫紉機電控系統模擬
【背 景】
       本專案客戶為全球前三大之縫紉機製造商,為完成電動智能縫紉機的電控系統,過去都是由韌體工程師撰寫C代碼建構電控系統架構,透過Sensor反饋控制兩顆步進馬達與直流馬達,並偕同進行電動智能裁縫動作。 
       瑞其協助客戶建立一套以Embed取代部分C代碼之電控系統建構流程,以期將電控系統做得更智能、效率及穩健。
【解決方案】
◆  運用Embed部分取代韌體工程師所撰寫的C代碼,並逐步運用Embed將公司以往的C代碼作大部分取代
◆  Embed支援所有晶片週邊硬體的高效設備驅動,尤以馬達驅動非常便捷。可以直接設定與處理中斷(選項在複合塊中)

◆  支持MCU運行的各個子系統安裝測量設備
◆  Model Base 及於圖塊方式溝通控制Sensor、驅動與設備等可自動轉成C Code燒錄於控制板上,不用撰寫複雜程式,維護也更容易
 
 
     【成 果】
◆  目前已成功建立一套以Embed取代部分C代碼之電控系統建構流程
◆  Embed 支援基於模型的設計流程(MBD) ,從建模、模擬到硬體即時迴路測試 (HIL)之完整流程。
◆  基於模組圖和狀態圖模型,自動高效地自動生成C語言代碼
◆  無需手寫代碼,使用三個簡單步驟: 編譯-鏈結-下載,便可以在目標微控制器上運行C語言代碼
◆  即時操作系統,支援控制和後臺執行緒
◆  對於支持的MCU目標微控制器,可以訪問該MCU的所有週邊設備

     
馬達多學科最佳化設計|Flux Motors
馬達多學科最佳化設計
【背 景】
       本案的委託客戶是一家外銷的馬達ODM大廠,由於馬達的製造成本需嚴格管控和行業競爭激烈,專案必須在有限的時間下滿足ODM客戶的多項要求,包含達到馬達的性能指標的同時,也要滿足結構安全及冷卻性能要求。
       瑞其最終以Altair e-Motor Director結合最佳化DOE設計,協助客戶達成此專案目標。
 
【成 果】
       首先透過Flux Motors進行轉子的低頻電磁分析,接著計算馬達在高轉速運轉時,轉子會產生結構變形,同時產生高溫的熱傳及轉速控制問題,最終達到高效能的驅動能力。
     為了解決這個問題,我們使用Altair e-Motor Director平台,一次考慮所有分析要求,提供具有競爭力的電機設計。

       此模組結合了分析和DOE參數設計的優勢,以權衡來自多個物理場的設計需求,從而加快系統的開發。由於此方案帶有引導式的介面,我們的客戶也在很短時間內上手,最終在有限的時間內完成此案目標。
 
【技術特點】
◆  產品通過各種結構與溫控安全規範
◆  設計符合尖端電機性能指標
◆  研發時程從數周縮短至數小時
◆  測試成本減少九成
 
氣動釘槍擊發分析 |流固耦合
氣動釘槍擊發分析 |流固耦合
          過去以CAE模擬氣動釘槍擊發是十分困難的,因為釘槍的負載為高壓氣體,且撞針上的壓力負載並非定值(暫態行為),所以需要以流固耦合分析。
          本專案模擬撞針受到氣動力推動,直接撞擊測試棒的完整過程,真實地計算撞針之受力歷程曲線,以了解各設計參數對於撞針阻力或是推力的影響,進一步輔助釘槍產品的設計與研發,大大減少設計流程與降低成本。
齒輪箱潤滑油冷卻CAE分析|nanoFluidX


齒輪箱潤滑油冷卻CAE分析
【背 景】
      齒輪箱為高速旋轉且精密的機械部件,旋轉時產生的高溫需由潤滑油來進行冷卻,再經由滑油冷卻器將這些廢熱排出。齒輪箱在運轉時轉速高,甩油耗損大,齒輪轉動所帶給潤滑油的氣動效應巨大。氣動、熱傳、高速轉動、齒輪間微小間距、油氣自由液面…以上這些物理現象交織成為了複雜的分析難題,對傳統的分析軟體形成巨大挑戰。然而,Altair nanoFluidX則可解決此問題!
 
【成 果】
      Altair nanoFluidX應用於本案例上,對一航空發動機用高速齒輪箱進行潤滑油散熱分析。經由對分析結果的觀察,潤滑油的分布均勻程度,潤滑油於齒輪間形成的噴泉效應…等,針對溫度過高區域進行注油口之位置與數量修正,並對各噴口之流量及流速進行調控,使各區溫度能維持在規定的工作範圍內。
 
【技術特點】
  nanoFluidX離散法為光滑粒子法(SPH),無須建立網格,大幅縮短建模時間。
  計算快速,有效縮短產品設計週期。
  以往在粒子法分析上無法進行熱傳分析,在Altair nanoFluidX已獲得解決。
摩天輪CAE結構分析


     

       台中麗寶樂園買下日本福岡的全球第四大摩天輪「天空之夢」,高度120公尺的「天空之夢」來台後,已成為全台最大摩天輪(世界第四大),並為台中新地標。

       有鑑於台灣地震、颱風等環境相對惡劣,為確保摩天輪之結構安全,台中市政府要求業者需外包進行摩天輪之結構安全性分析,本案集結「結構技師」、「土木技師」、「機械技師」及「瑞其科技」共同完成結構安全評估。

       「瑞其科技」負責本案之輪圈、A架、基座及大檔頭等結構分析計算,主要參考機械與土木等規範,進行分析演算並回饋補強建議,再由建築師公會邀集各專業技師進行結構審查。此案之技術門檻為輪圈支架數量繁多且包含許多機構件,而輪圈中間為預緊拉力桿件所構成,模型極其龐大與複雜,並須考量A架與基座等整體模型,套用複雜的規範受力條件。

       本案實際建構各組件之細部模型,將整體摩天輪建構成完整FEM模型,真實呈現各組件之受力行為,因此更具信心回饋各關鍵補強方案予業者,本案於2013年3月通過各技師結構審查,並於2017年開始營運。

工具機台拓撲輕量化設計|Inspire
工具機台拓撲輕量化設計
【背 景】
       工具機為機械業關鍵產業,也是基礎加工與精密加工重要之製造機具。隨著近年來原物料飛漲,工具機也面臨成本不斷升高的難題,而必須藉由結構輕量化來降低生產成本。
       本案例客戶的機台需要承受數百噸之成形要求,結構內支撐結構環環相扣,在兼顧強度及輕量化的要求下,瑞其團隊以CAE最佳化設計協助客戶克服此難題,並成功滿足所有設計要求。

【解決方案】
       本案以Altair Inspire快速實現的拓撲最佳化設計,Altair Inspire擁有獨家且快速的流程化設計,讓CAE人員按照步驟即可完成結構拓譜設計。
 【專案成果】
1. 輕量化達到10%
2. 符合結構強度規範
3. 研發時程減少70%
4. 物料成本減少10%

 
【亮 點】
1. 直觀負載及邊界設定介面,可直接在CAD模型進行外力負載與邊界拘束設定。
2. 強大的建模及求解器背後運行,Inspire結合simlab建模與optistruct求解,兼顧自動化建模、求解與分析精準度。
3. 拓撲分析可考量各式對稱與加工條件,分析結果更貼近加工製造需求
4. 拓撲結果可一鍵式建立3D CAD(PolyNURBS)或利用Inspire草圖功能快速建立與編修幾何。

【Tips Inspire #6 】拓樸最佳化與外型控制
起重吊環最佳化設計-自動化參數分析|HyperStudy x SimLab

起重吊環最佳化設計-自動化參數分析
【背 景】
       起重吊環背負起重作業穩定性與安全性之要角,先進國家常取數倍工作負荷做為檢測標準,在嚴苛負載下還須保有完整作動功能更是一大挑戰!
       本案例廠商為了滿足產品的嚴苛要求,面對多種尺寸(厚度、寬度與距離)或特徵(孔、槽)之調整與選擇,進行無數次來回修改與測試,但卻遲遲找不到解答也摸不著頭緒,故委託瑞其進行起重吊環最佳化設計。
 

【解決方案】

聚焦此案例之兩大難點:
1. 如何量化各種參數對於產品性能的影響力
2. 為達數據統計的可靠性,需要進行數十種參數組合之測試
瑞其藉由串聯Altair旗下的HyperStudy與SimLab模組進行「自動化因子分析」流程,其重點如下:
1. 自動修改幾何與自動有限元素建模
       我們透過SimLab模組連結CAD軟體「自動產生新幾何」,並且使用巨集(Macro)進行自動建模並提交求解器運算。
2. 自動提取分析結果並進行判讀與統計
       藉由HyperStudy模組可自動整理所有運算結果並進行「判讀與統計」。在判讀中我們也添加了額外的廠規與判斷邏輯等,讓統計數據更為貼近廠商之需求。

 

【專案成果】

1. 產品設計最終符合結構強度規範
2. 快速找到設計方案,研發時程減少80%
3. 整體測試成本減少90%
 
【亮 點】
1. 量化參數主效果
量化各設計參數對於產品性能的影響力,淘汰對於產品性能有不良影響者
2. 釐清參數交互作用
釐清參數之間的互相影響以剔除對其他參數產生不穩定甚至負面影響者
3. 直覺式的統計圖表
因為HyperStudy的統計圖表極為直覺,在與廠商溝通以及廠商內部與高層討論時極為方便與重要
4. 接續之最佳化分析
最佳化分析可直接套用因子分析時的自動化流程,且參數篩選又能讓最佳化分析效率有數倍的提升
 
 
軸承部件潤滑CAE分析與改善設計|nanoFluidX
 

軸承部件潤滑CAE分析-1
  

軸承部件潤滑CAE分析與改善設計

【背 景】

       機油箱、滑油箱等組件內部有著旋轉的齒輪及軸承等部件,這些部件需有充足的潤滑才能正常運轉,因此齒輪箱內部常有隔板、導流片等設計,幫助潤滑油散布至每個角落,使潤滑效果能達到最大化。本案例客戶因其設計之齒輪箱有潤滑不均的情況,尋求瑞其科技進行潤滑油CAE分析以找出潤滑不足原因,並協助改善潤滑問題。


【成 果】

       本案使用Altair nanoFluidX進行潤滑油散布分析,找出原始設計潤滑不足問題後,進行後續改良,諸如增加導油板及修改導油槽等,大幅增加了齒輪及軸成浸潤時間,改善其潤滑問題。

【技術特點】
  SimLab的強大mesh核心能力
  完整的自動化mesh controls設置
  各種以網格為基礎的特徵處理技術
  自動元素品質調整(Auto Element Quality)
  客制化程式 (TCL/TK  Python)


        

工具機振動分析- True-load負載

TRUELOAD

工具機振動分析|True-load負載

【背 景】

        工具機的入力與振動源主要由刀具與加工過程產生,刀具加工與入力的傳遞過程須建構複雜的分析模型,且刀具的入力模擬僅能簡化,因此本專案的目標是於CAE分析中設定有效且準確的入力條件


【流程與效益】

1. 以True-load技術流程,僅需針對關心部位建構分析模型。
2. 結合True-load Pre-test功能找出工具機預黏貼應變規位置。
3. 參考上述黏貼應變規並進行實測,在將應變規量測歷程輸入於True-load。
4. True-load可藉此演算出結合測試與力學理論的入力結果。
5. True-load的後處理QSE模組可將上述入力結果反算獲取等效複雜分析模型之分析結果。
6. 此入力也可作為後機減重與結構設計分析等運用。

鼓風機流固耦合|CFD分析
鼓風機流固耦合
       鼓風機在固定或不同轉速下,送風出口會有不同的流量,流量的狀態就是評估鼓風機效率的主要指標,使用CFD分析技術,能夠模擬鼓風機扇葉旋轉時的流場狀態,進而擷取出口的流量。在實際樣品製造完成之前,就能在電腦中做虛擬的實驗,在設計前端就判斷產品效能,且使用流固耦合技術,還可以計算出扇葉的應力分布,得知扇葉的受力情形,以判斷扇葉的設計強度是否足夠。
電池包多物理場CAE分析

 電池包多物理場CAE分析

【背 景】

       現今由於電動車蓬勃發展,而儲存其電能的電池模組,是電動車技術發展的關鍵,由其當電池的能量密度越做越大,散熱與安全性問題也更需要重視,目前電池系統面臨的三大挑戰為:
1. 碰撞安全問題(結構力學)
2. 散熱與熱管理問題(流體力學)
3.系統級應用(系統工程與控制分析)
       可以看到這三個問題涉足不同的物理場,需要多物理場的解決方案才能進一步做電池安全性的評估,基於這樣的需求背景下,Altair開發了電池分析模組,其中集成了不同物理場的求解器,打造為電池包多物理場解決方案。 


 
【成 果】
1. 基於微觀尺度的模型建立等效均質的機械和電熱特性,並將均質化的結果應用於巨觀模型上,進一步驗證機械和熱響應。
2. 基於實驗結果驗證均值材料的力學特性,並進一步確定短路與應變的關係,以及
建立短路後的功率耗損與應變的數學模型
3. 成功應用驗證後的
電池芯模型進行多物理場模擬
4. 以現階段的成果來說,模擬與實驗的結果吻合得很好,未來可以有效預測碰撞後,可能造成的電池熱失控現象,提升電動車的安全性,也對於其未來的發展有正面的幫助。

5. 關於電池正常使用下的散熱與熱管理問題,也成功使用CFD分析模組,配合UDF發熱功率與非等向性材料,成功的預測電池包的溫升裝況,輔助電池散熱系統的設計。
6. 在系統級應用解決方案上,
使用romAI功能能基於人工智能和經典系統理論,建構降階的動態系統模型,且成功應用於系統級的電池包模型上,可以成功預測因為駕駛行為、累積里程與電池充電狀態下,對於電池電力的影響,讓電動車在開發時的里程預估更為準確。

 

【技術特點】

1.  具備快速微觀尺度模型建立的自動化工具,能快速完成材料均質化的步驟。
2. 整個電池包模組建構在HyperWorks各領域的Solver與原廠開發的材料副程式上,可以
使用HyperWorks一條龍的解決方案,不需要與第三方有限元素求解器搭配,降低客戶學習與軟體採購的負擔。
 
大客車翻滾撞擊 ( ECE R66 )
         
大客車翻滾撞擊 ( ECE R66 )

 【背 景】

       瑞其科技為國內少數取得 『交通部CAE認可實驗室』,可執行歐盟 ECE R66  大客車翻滾模擬測試,以CAE分析來取代實車實際檢測,並通過交通部安審中心(VSCC)及國內車輛碰撞專家審核通過分析SOP

 

 

【成 果】

       瑞其科技於2009年以來,已協助國內十餘家車體廠通過ERE R66的要求,並以最佳化技術進行車體輕量化,為客戶省下20 -30 %之骨架重量,同時又維持車身強度。
 
   

 

    【技術特點】
  HyperMesh搭配瑞其開發的客製化程式,可於快速完成全車FEM建模
  以Radioss完成高準確度碰撞分析
  以JointTest分析與測式比對,確保分析準確度
  以HyperStudy的參數最佳化技術,協助車廠快速找到補強方案,並減少20%-30%之骨架重量

         
輪圈最佳化分析
輪圈最佳化分析
【背 景】
       客戶為國內自主品牌的輪圈大廠,為取得日本Nissan的國際訂單,須滿足Nissan所提出的輪圈CAE分析要求,同時要求完成分析&測式的比對,其精準度須於10%以內,同時完成輕量化目標。
瑞其需完成以下工作:
1. 進行輪圈三項分析(彎矩/衝擊/徑向),並與測試比對
2. 進行輕量化設計

 
【成 果】
1. 分析與測試比對誤差10%以內,協助客戶取得日本Nissan之認證及訂單
2. 經最佳化分析後,結構輕量化 8 %
 
 
【技術特點】
   HyperMesh搭配瑞其開發的客製化程式,可於快速完成輪圈FEM建模及螺栓夾制固定
  以OptiStruct & Radioss完成高準確度碰撞分析及彎矩分析
  以HyperLife完成疲勞壽命分析
  以HyperStudy的參數最佳化及OptiStruct拓樸最佳化技術,協助客戶完成輕量化設計  
機車車架:振動與疲勞耐久

機車車架:振動與疲勞耐久
【背 景】
1. 於試車場路面進行疲勞耐久測試,並於車架重點區域貼應變規
2. 進行疲勞破壞之分析與測試比對

【成 果】
1. 運用True-Load技術,快速完成路面耐久分析
2. 分析與測試之比對,其破裂位置相當一致
 

 

汽車振動及疲勞耐久

汽車振動及疲勞耐久
【背 景】
1. 於試車場路面進行疲勞耐久測試,並於車架重點區域貼應變規
2. 進行疲勞破壞之分析與測試比對

【成 果】

1. 運用True-Load技術,快速完成路面耐久分析
2. 分析與測試之比對,其破裂位置相當一致

【2021 Altair 技術大會 】用HyperStudy計算多節管件的最佳重疊長度

用HyperStudy計算多節管件的最佳重疊長度

Applying HyperStudy on the optimal overlap length of telescopic tubes
林祐毅、郭柏辰、陳書偉、簡志洋、陳俊廷、呂承訓、張志成
(國家中山科學研究院 系統發展中心 陸基組、桃園、325471)

  
          本文探討多節管件互相串接時,之間的重疊區域長度,對於整隻桿件的側向位移跟模態的影響。當重疊區過長,會浪費材料且增加自重,太短又會應力集中導致大變形。故將重疊區長度當作設計變數,利用側向位移及自然頻率當作輸入響應,把側向位移最小化以及自然頻率最大化當作優化目標,求得最佳化長度。
       關鍵字: 最佳化、強度分析、模態分析            
                  
Abstract
The main purpose of the study is that to investigate different overlaps length in telescopic tubes, the length affects its lateral displacement and natural frequency. When the overlap area too long it will waste too much material and become heavier, when it's too short, it will let stress concentration and lead to large displacement.
We put overlap length as a design variable of the telescopic tube, and the transverse displacement and natural frequency of structure as responses input, the target of optimization which minimizes displacement and maximizes frequency, in order to get the optimal overlap length.
     Key words: Optimization,Strength analysis, Modal analysis
 















 
【2021 Altair 技術大會 】使用HyperWorks CFD 探討不同幾何斷面 在固定風速下的流速與壓力變化

使用HyperWorks CFD 探討不同幾何斷面
在固定風速下的流速與壓力變化

Applying HyperWorks CFD on the variations of velocity and pressure at different cross-section tubes with fixed wind speed.
林祐毅、陳本昌、陳書偉、簡志洋、陳俊廷、呂承訓、張志成
(國家中山科學研究院 系統發展中心 陸基組、桃園、325471)

 

    

          設計不同多邊形斷面的中空管,使用HyperWorks CFD分析固定風速吹過中空管,比較管表面上的壓力跟速度的變化,根據結果,八邊形斷面具有最小的壓力跟風速。
         關鍵字: CFD流場分析、中空管、風壓。

Abstract

          The cross-section area of those hollow poles, which is used by several polygons with the variable-length side. The several types of the structure were investigated and compared for the result of the pressure and wind speed variation of the pole's surface after The fixed airflow through the pole structure analyzed by HyperWorks CFD software. Base on the result and decide on 8 polygons design.
Key words: CFD analysis、hollow pole、wind pressure

1 前言 
       升降桅桿適用各種機動通信, 偵搜, 監測及需要舉升作業的任務,結構會使用多邊形的管材,多邊形斷面使軸向具有抗旋轉能力[1],使管材之間不會相互旋轉

 













 
【2021 Altair 技術大會 】SimSolid 結合田口方法之應用

SimSolid結合田口方法之應用

The application of SimSolid combined with Taguchi method.
 
陳書偉、郭柏辰、林祐毅、簡志洋、張志成、陳俊廷、呂承訓
(國家中山科學研究院 系統發展中心 陸基組、桃園、325471)
  

          產品設計流程中,[初始設計]決定了整個系統架構的可靠度。然而,在過去[初始設計]階段的設計人員,往往需要花費大量的資源做反覆設計與分析的迭代,最終才得以收斂出具可靠度的產品架構。為解決資源耗費過大問題,本研究結合不同的工具與方法,於[初始階段]採用SIMSOLID與田口方法做快速收斂設計;並於[細部設計階段],再來執行精準的CAD製作與FEM計算,以有限的資源下透過不同的工具與方法的整合,來可減少人員、時間與硬體的資源損耗。
         關鍵字: SIMSOLID、田口方法、桅杆

Abstract

        During the product design process, Initial design often determines the reliability of system. However, designers often spend numerous resource in design and analysis at this stage. In order to solve the problems, the research combines different tools and methods. Using SIMSOLID software and Taguchi method to quickly converge the design, and using FEM method to evaluate the design in the detail design stage. Through the combination of different tools, the consumption of resources will be reduced effectively.
      Key words: SIMSOLID、Taguchi Method、Mast

 









無人機複雜流場入力分析-True-load負載
無人機複雜流場入力分析-True-load負載
【背 景】
       飛機飛航時的外力往往需進行複雜的空氣動力學分析(流場分析)才能模擬,但流場分析將難以考慮實際狀況的複雜紊流問題,因此若運用True-load可針對預關心位置黏貼應變規,進行飛機實測,並結合如上述各案例之流程,True-load即可掌握此複雜流場入力資訊,以利後續機身、機翼等結構設計改良之運用。


【流程與效益】

1. 以True-load技術流程,僅需針對關心部位建構分析模型。
2. 結合True-load Pre-test功能找出機翼預黏貼應變規位置。
3. 參考上述黏貼應變規並進行實測,在將應變規量測歷程輸入於True-load。
4. True-load可藉此演算出結合測試與力學理論的入力結果。
5. True-load的後處理QSE模組可將上述入力結果反算獲取等效複雜分析模型之分析結果。
6. 此入力也可作為減重與結構設計分析等運用。

韋瓦第天線高頻分析
韋瓦第天線高頻分析
【背 景】
       韋瓦第天線(Vivaldi antenna;又稱漸變開槽天線, TSA)因其可適用於高速環境下,因此常見於航太業。在高階天線技術的應用中,韋瓦第天線陣列便是其中之一,此類應用的高頻電磁問題分析成本相對為高,經常造成責任單位的負擔。
       除了做模擬的硬體需求之外,分析時間往往不合效益,尤其在欲將設計參數以最佳化方式調整時,耗時更是需要數十倍至數百倍,難上加難。
【成 果】
       透過選擇適合的單一算法或混和算法,先將分析成本降低三分之一以上,至符合期待的程度,此時模擬準確度依然可靠。再利用能快速得到結果的算法組合,進行參數最佳化,待參數確定後回頭做精確分析驗證,如此一來成功跨越阻礙問題解決的高牆,可有效率地執行設計工作。



【無線耳機天線性能分析】 Altair 2021多學科應用技術大會

複材無人機流固耦合分析
複材無人機流固耦合分析 航空業 成功案例 HyperWorks 專業代理 瑞其科技
複材無人機流固耦合分析
【背 景】
       無人機由於不需承載人員,結構可以盡量的減重,增加可攜帶的裝置,以往有人機的設計若使用於無人機,則會過於保守, 且與有人機最大的差異為,複合材料佔無人機全機的比例極高,因此須透過CAE來輔助設計,希望能滿足複材結構的強度與重量之需求。

 【成 果】
       以流固耦合的技術來取得機體上更精確的負載, 在結構上計算複材結構的每一層疊層的破壞指標,精確評估複材結構的強度,最終在維持結構強度上成功減重。
 

 

起落架收放與控制分析
成功案例 航太業 起落架收放與控制分析-1
起落架觸地撞擊分析
【背 景】
       了解起落架在觸地撞擊過程中,主要受力部件的應力分布與數值,若初始設計強度不足,則以最佳化技術輔助,期望能在增重幅度最小的條件下,有效提升結構強度。

【成 果】
       以形狀最佳化的技術使局部應力降低25%,提升安全裕度滿足強度需求。


C:\Users\MIKA\OneDrive\豪哥-Mika\7. 網頁維護\0. 網頁資料\0. 網頁後台維護\5. 成功案例\成功案例- 起落架收放與控制分析

起落架收放分析
【背 景】
       以液壓控制與機構模擬進行系統級的分析,了解起落架收放的運動模式、軌跡、各階段作動時間與致動器出力,是否滿足收放功能的要求,以篩選設計上各制動元件使用的規格,或是評估油路設計是否合理。

【成 果】
       成功完成系統級的起落架收放模擬,取得制動器出力等所需的設計參數。

 
分析藥片壓製缺陷問題|Altair EDEM
以Altair EDEM分析藥片壓製缺陷問題
【背 景】
       製藥產業中有超過75%的藥品其原料為微粒狀態,微粒粒子於壓製過程中呈現出複雜的力學行為,對環境溫度及濕度也很敏感。而藥片的小尺寸及設備的不透明,增加了試驗觀察的難度。Altair EDEM為藥片壓製的缺陷問題研究提供了全新解決方案,對製造過程能有更詳盡的觀察,更快速的將產品推向市場。
【成 果】
       藉由Altair EDEM的分析,可得知壓製藥粉顆粒劑量、混合藥粉比例、藥片結構完整性、藥片厚度及緊實程度,並透過形狀觀察外觀完整性,是否產生崩角、凹坑、裂痕…等來預測藥片壓製缺陷。
 
 
【技術特點】

  於粒子尺度模擬藥片微粒力學行為。
  離散方法為DEM(Discrete Element Method)。
  可進行熱傳分析,解析溫度及濕度對藥片製程的影響。

  
大型自動倉儲設備之結構強度分析|SimSolid
大型自動倉儲設備之結構強度分析

【背 景】
       本案客戶為國內大型倉儲、貨架、自動倉儲系統設備製造商,具有數十年的規劃與設計經驗。在法規與客戶的要求下,須滿足各專案結構強度目標。近年,此類建築結構也被要求地震耐受能力,客戶希望在合理成本內提高結構的耐震能力。

       起初,客戶與土木、結構技師合作,很快地便遇到分析上的困難:因為貨架基本是由梁與柱單元建構而成,即便是簡單的料架(由方管、工字樑、槽鋼組成),整體的搭接也是相當複雜且龐大;結構技師因應此類超大型結構,只能簡化框架的組裝模型,導致分析結果無法計算真實模型的強度,同時又需給予高安全係數;最終容易造成過度設計(Over Design)或安全條件過於嚴苛而無法通過法規要求。

       客戶尋求一般CAE的協助時,又發生另一面向的問題:以傳統有限元素(FEM)進行結構分析,需將貨架模型切分網格、離散化,面對一個驚人巨量的自由度CAE模型時,因CAE分析所需的硬體與時間成本讓專案無法進行。

       瑞其以新世代的結構分析工具Altair SimSolid,透過其無網格建模分析(Mesh Free)技術,成功幫助客戶完成大型自動倉儲設備的CAE結構強度分析,並快速取得了重要的關鍵物理參量,例如:應力與應力分布圖、位移、安全係數、變形趨勢、反作用力等。

【成 果】
       無網格建模分析(Mesh Free),以快速、可靠的前提下,可處理複雜且龐大的CAE模型,本案以此技術完成大型倉儲結構強度分析。

       本案完成原始設計的強度分析後,協助客戶找出結構弱點並提出補強方案,再考量結構之承受彎矩、扭轉或剪切等負載進一步進行改善設計,最終針對改善方案進行比較驗證。

【技術特點】

◆ 無網格CAE分析技術,針對複雜且龐大的模型,可計算完整模型無須進行簡化。
◆ 非逐點(網格節點)創建物理參量與自由度,複雜模型無需簡化直接匯入後對現有幾何特徵進行邊界條件設定及負載設定。
◆ 相較傳統有限元方法,降低求解未知數量可達數量級(十數倍至百倍以上),計算階段能大幅節省時間。
◆ 整體CAE工作時程短,可符合產品設計生命週期迭代。尤其更適合在開發早期取得初步分析結果提供參考,重複設計變更的驗證不會造成重擔。
【Youtube 技術解密】
廢氣洗滌塔水滴分析|AcuSolve x EDEM
    
     廢氣洗滌塔水滴分析
 【背 景】
 
       廢氣洗滌塔(Wet scrubber)是藉由噴灑水滴來清洗廢氣中的水溶性汙染物質,以及清除廢氣中的微塵汙染物,常使用在電子業、半導體、印刷電路板、化工、製藥等行業上。然而在清洗過程中,卻有水滴被吹飛到下游出口的問題,廢氣流量大小、灑水器的位置、風管的形狀、水滴大小、噴灑的速度…等都是影響因素。

 

【成 果】
       本案運用Altair AcuSolve耦合EDEM粒子算法,經由流場可視化找到問題發生點。在調整灑水器位置及噴水孔尺寸後,成功解決客戶耗時半年,修改數十次卻一直無法解決的積水問題。
 
【技術特點】
◆  使用EDEM粒子法配合液滴受力模型計算水滴路徑,無須計算液滴表面張力及自由液面,大幅縮短分析時間。
◆  可一次計算不同粒徑的水滴。
               
捷運月台門強度分析
捷運月台門強度分析
【背 景】
台中捷運月台門強度分析,考量風壓、擠壓、垂直與水平地震力。

【成 果】
  1. 完成捷運門結構安全評估
  2. 經專家委員審查後,完成結構分析報告認證

  
戶外藝術結構強度分析
戶外藝術結構強度分析
【背 景】
       承接台北榮總之戶外藝術(生命之花)結構改良設計,完成局部弱點之結構補強。

【成 果】
       2015.8.7強颱蘇迪勒來襲後,瞬間陣風超過13級,本專案設計之『 生命之花』屹立不搖,同區其他類似設施發生多處倒塌、斷裂。
  
 
金屬花流固耦合說明
金屬花流固耦合說明

       裝置藝術能增進城市的文藝氣息,近年越來越普遍的設置在公共空間中,對於在室外的裝置藝術來說,風力負荷為最大的負載來源,當颱風一來,裝置藝術被風吹倒或是斷裂的案例屢見不鮮。
       過去風力負載往往以靜壓力施加於結構上,此方法無法精確地計算實際的風力流場所造成的負載,本專案使用流固耦合分析技術,可直接計算在颱風吹拂下的流場效應及應力分佈,以更準確地計算結構強度。
   

建物風場分析|CFD分析
建物風場分析
          本分析以CFD軟體,使用其特殊的網格技術,輕易的處理外型複雜的模型(如寺廟),使CFD分析技術能成功的應用在寺廟的風場分析上,將寺廟受風吹拂的流場效應,在電腦中以模擬的方式重現出來
          由分析結果可以看到,四周的建築物對於寺廟,在受風吹拂的狀態下,能給予一定程度的保護效果(屏蔽來流),且由寺廟所受之壓力分布可知,寺廟後方有較大的壓力,長期下來為可能的損壞位置,進一步研擬保護寺廟的對策。
 
  
自行車CAE分析(EN法規)
自行車CAE分析(EN法規)
【背 景】
       依照EN14766進行車架及前叉組『五項結構強度分析』;其中包含:水平力疲勞、垂直力疲勞、踏力疲勞、車架前叉組落槌、車架前叉組衝擊試驗。

【成 果】
1. 建構完整的CAE虛擬實驗室(Virtual Lab)
2. 建立實車路面疲勞之模擬技術,並有效的將實車路面響應重現於Virtual Lab.中。
CAE工程.結構分析、結構應力分析、最佳化設計、結構輕量化、疲勞分析、客製化程式、流固耦合分析

 

自行車架複材疊層最佳化設計|OptiStruct
  

自行車架複材疊層最佳化設計

【背 景】

       新世代的自行車架一直朝著更輕更高強度的目標邁進,複合材料的使用自然的成為首選。但是複材疊層的設計參數眾多,包含疊層範圍、角度、厚度以及順序…等參數皆使得產品設計非常的不容易,再加上製程的限制因素以及琳瑯滿路的測試條件甚至讓人無從下手。

 【方 案】

       瑞其科技解決方案:Altair OptiStruct擁有獨家且流程化的的最佳化方法,設計人員按照此步驟即可找出疊層的覆蓋範圍、疊層的厚度與排序等重要參數。


【亮 點】

  1. 可靈活的定義各種製程參數,例如:可事先定義預浸布的尺寸、厚度,使疊層的覆蓋模式不會過於離散且能符合製程需求。
  2. 可建立「子疊層組」,控制其出現在疊層底層或表層且排序不被打散。
  3. 可預測纖維方向在製造時產生的偏轉並修正其剛性。
  4. 內建疊層外型展開功能,可輸出此外型給雷射切割機做精準的裁切。 
 

  【成 果】

  1. 輕量化達到18%
  2. 符合結構強度規範
  3. 研發時程減少70%
  4. 測試成本減少85%
 
 
  

 

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