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HPC和CAE技术对企业产品研发和市场竞争的影响

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发表于 2013-7-2 11:19:46 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 北京
随着国外先进数字化制造技术普遍应用,尤其在CAE领域,国外已经使用五十多年历史,而国内才刚刚起步。所以国外工业制造业远远领先于我们国内,这让国内大型企业对此得到极大重视和运用,而中小企业却普遍不知,或者因门槛太高望而止步。
北京市计算中心建立于一九七三年,隶属于北京市科学技术研究院,是国内最早一批计算中心之一,也是中国最早从事计算机应用技术研究及推广的机构。目前,北京市计算中心在国家和政府的领导下,推广和普及国外先进数字化制造技术,降低国外先进技术门槛和企业研发成本。我们的目标是:“让中小企业不但全都用得起,而且全都能用上”。以此提高中国制造业整体水平,振兴民族工业,缩短与国际大型企业的差距,让“中国制造”转变为“中国创造”,承担起民族工业复兴的伟大使命。
至今,我们中心的工业云服务已在汽车、电子、新能源、新材料、土木工程、物理、化学、航空、航天、生命科学等诸多应用领域取得了一批重大成果,充分发挥了公共服务平台的重要作用。目前主要对外提供两种服务:


一、HPC高性能计算租用:
计算中心目前拥有一千多台服务器,总计算能力200万亿次(其中通用CPU计算能力150万亿次,GPU计算能力50万亿次),存储空间达到1PB以上。通过云技术对外提供我们HPC高性能计算租用,在租用我们高性能计算的期间,可使用我们云平台:ABAQUS、ANSYS、Multi-Physics、Fluent、LS-DYNA、NX Nastran、simulationX、HyperWorks、Ansoft、Femap、Pro/E等国外正版工程软件,您无需再为购买昂贵的工程软件而烦恼。另我们提供12核一周免费试用,详情来电细说。


二、CAE介绍:
CAE(计算机辅助工程设计)是一种先进的设计手段,起源于60年代,是现代先进制造业必需的手段之一,它比传统的CAD设计更高级,是在设计工程师完成产品图纸建立三维几何模型后,使用CAE软件建立仿真模型进行分析,通过对仿真模型未来的工作状态和运行行为进行模拟、预测,可以提前预知产品的性能和设计缺陷,比如可以提前预测产品的强度、产品的寿命、系统的噪音、系统的散热性能和流动特性等等。然后通过产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导三维多体接触、应力分布、弹塑性等力学性能分析,对产品整体结构设计进行优化。
CAE仿真分析,它可以在零件、部件系统及整机三个层面上进行仿真、计算与分析。在产品设计、分析、新产品的开发以及对已有产品的故障分析等方面起到重要作用。把传统设计到制作样品、试验、再修正设计、制造样品、再试验、最终满足产品要求的这一复杂过程,通过CAE技术完全代替。最终提供产品设计到生产的完整解决方案,最大限度地减少或缩短这一既费时又费料的环节。
目前国际上先进的CAE软件,以工程分析问题分类,已经可以对工程、设备产品及某些制造工艺过程进行如下的性能分析、预报及运行行为模拟:
耐持久性分析(Durability):强度,刚度,稳定性,疲劳,断裂,损伤,弹性及塑性接触问题等。
振动与噪声分析 (NVH):固有模态分析,工作模态分析,模态参与因子分析(MPF),频响特性,传递函数,谱分析,时域特性,动应力,屈曲动力特性,声压及分布,声波传递,声源重构等。
一般动力学分析 (Dynamics):多体刚体动力学,轨迹分析,运动及动力参数设计与优化等。
碰撞性能及安全性分析 (Crashworthiness/Safety):运载系统正撞、侧撞、后撞(追尾)等。
计算流体动力学 (CFD):常规的管内和外场的层流与端流分析,多相流,流体及质量传导,紊流/湍流分析、流/热耦合、流-固耦合分析等。
热分析(Thermal analysis):热传导分析,温度、膨胀、热应力,对流和辐射状态下的热分析,相变分析,热-结构耦合分析
成型制造过程仿真与模具设计:冲压,铸造,缎造,轧钢过程等;厚度变化及分布,应变变化及分布,FLD分析等;成型过程及模具设计优化等。
电磁场和电磁元器件的设计与优化:传感器,驱动器,电机,电磁阀,变压器,电感电抗器等;电磁场、电流及电压行为分析、压电行为分析和电磁-结构耦合分析等。
被广泛应用到航空航天、机械制造、材料加工、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、 铁道、石化、能源、科学研究等各个领域。该技术已在世界许多发达国家的企业应用率达80%以上,解决了成千上万个新产品开发中的技术难题。

     
三、使用CAE技术对企业研发的优势:
1.使用计算机和CAE软件建立仿真模型,通过对产品未来的工作状态和运行行为进行模拟、预测,提前预知产品的性能和设计缺陷。采用各种优化技术优化产品设计和结构,在可行域中找出产品设计最佳方案。
2.通过对结构强度、刚度、屈曲稳定性的分析,可计算出产品的强度和疲劳寿命,把一些容易损坏的零部件替换材料或强化,确保产品在整个使用周期内的可靠性。
3.能通过我们模拟仿真技术可模拟各种试验方案(如汽车碰撞、燃烧、爆破、跌落等等),代替传统需要制模、做样品、测试、修改,这一费时又费料的过程。减少过去所需的试验次数和时间,缩短设计周期,降低开发成本。
4.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题,以及对工程或设备事故进行分析,查找事故原因
5.优化模具设计,对生产制造过程中冲压、铸造、缎造、轧钢等工艺成型过程进行优化,避免出现变形、断裂、起皱、回弹等问题造成废品
6.通过CAE优化设计,在原有设计基础上优化产品的设计和结构,去掉多余设计和材料。据统计,企业应用CAE技术可为企业节省成本10%-20%以上,增加利润25%以上,而且产品的性能也会得到一个很大的提升。
7. 突破原有设计师的瓶颈,不再依靠以往经验来分析和判断产品故障,如今只要使用辅助计算就可以准确知道产品结构设计存在的问题,从而可进一步改进设计,提高设备的整体性能。
四、CAE技术对企业未来竞争的影响:
1.CAE技术的应用在国内大公司都得到普及,而中小企业都不知道什么是CAE,大型企业本身经济实力与研发能力都很强大,再加上CAE技术的使用,这样导致大企业与中小企业的差距越来越大。
2.随着我们的推广和普及,越来越多的中小企业都已经认识到CAE的重要性,而且不少公司都已经用在使用。跟您同样规模和实力的一家公司,只要CAE技术,同样一款档次和价位的产品,别人成本比你们低,性能却比你们好,如果你是客户你会买那个?
3.CAE现在不光是一门帮助企业研发的技术,更是能帮助企业提升市场竞争力,大公司使用这技术,让您跟他们的经济技术差距越来越大。而中小企业使用CAE,跟您同等规模企业甚至比您小的企业都会超越您或者赶上您。你的产品在未来竞争当中越来越没有优势。
所以,现在花小部分钱使用CAE技术,这是对您企业未来的一个投资。在未来的竞争当中,您的产品性能比其他产品好,成本比他们更低,您的竞争优势和市场占有率都会变得更强更大。
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李骏 项目经理
CAE事业部
北京市计算中心
北京市海淀区永丰产业基地丰贤中路7号北科产业3号楼3层
邮编:100094
电话:13331195723
传真:(8610)59341888
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