Virtual Performance Solution(VPS)产品性能解决方案

zhhs2004

ESI-GROUP开发出的Virtual Performance Solution是以工业应用为导向的产品虚拟性能分析软件，真实模拟了产品在测试过程中的表现，通过预测产品性能而帮助用户改善设计和生产流程，并可进一步采用ESI-GROUP的虚拟环境解决方案评估不同环境对产品使用性能的影响。经过数十年的工程应用和发展，Virtual Performance Solution已广泛应用于交通，船舶，军工，航空，航天，能源，电子各个行业，并受到客户的一致好评。

Virtual Performance Solution是一个包含显式、隐式求解器同时集成最先进的无网格计算方法的大型综合性分析计算程序包，计算主要采用Lagrange算法，同时在结构离散方式上，拥有有限元格式离散和无网格离散技术，如光滑粒子流体力学方法（SPH方法）、有限点集法（FPM方法）；功能上主要从事结构分析及流固耦合分析，兼有热分析、流体动力学分析、机构运动动力学分析等功能；既可以处理非线性动力学问题（包括几何非线性和材料非线性、接触非线性等），如结构碰撞、乘员安全、电子产品跌落、冲击侵彻等；也可以处理常规的静力学的静态线性、静态非线性、模态提取、谐响应、预应力分析等问题。在显式求解时域推进上，采用动力学的中心差分格式，求解动力学方程时不用直接求解切线刚度，不需要进行平衡迭代，计算速度快，对硬件内存要求低, 特别适合处理大位移、大旋转、大应变、多接触面的冲击与碰撞等问题及流固耦合问题。同时隐式求解功能允许集成ALMS求解加速功能，大大提高隐式求解器的求解效率。目前，Virtual Performance Solution是唯一一个可以处理从低速到高速、从结构有限元分析到人员安全分析，从结构动力学、机构运动学、流固耦合分析到静力学、热力学及部分流体动力学分析的全面解决方案。
新一代产品性能虚拟测试解决方案VPS的前后处理器为虚拟环境软件Visual-Environment。Visual-Environment是ESI集团新近打造的新一代虚拟环境平台（VISUAL Platform）：包括了广泛的数据接口；强大网格划分工具VISUAL-MESH；融合了多用途的前处理器（如结构碰撞、被动安全、结构模态分析、高速冲击、机构动力学、线性和非线性静动力学、密封圈分析）；专业复合材料定义工具模块以及复合材料数据交换接口模块；模拟项目管理工具模块SPM（包括项目流程管理工具（Visual-PROCESS），以及模拟内容管理工具Simulation Content Manager（Visual-DSS）；专业的后处理器Visual-VIEWER和报告自动生成工具模块Visual-REPORTING；另外还打造了兼容其它软件求解器的前后处理器，如DYNA、RADIOSS、MADYMO、 NASTRAN。目前，ESI集团新一代虚拟环境平台VISUAL Platform已经成为ESI集团仿真系统集成开放平台SSI的核心部分和基础框架，并成为CAE业界软件开发创新的一个新的里程碑。

ØVPS的分析功能
Virtual Performance Solution作为ESI-GROUP的旗舰产品，能为客户提供全面而专业的分析解决方案，其广泛的分析功能主要包括：
n非线性动力学分析:运动过程中涉及到结构的大变形、大位移、大转动如结构碰撞、乘员安全、鸟撞、船舶触礁、工程抗震、武器设计等；提供专业EWK材料断裂模型及丰富的连接方式；
n流固耦合分析:SPH/FEM方法耦合可以解决强度相差很大的结构碰撞问题，如飞机水上迫降、鸟撞等；FPM/FEM方法耦合可以解决气体与结构的相互作用问题，如气囊展开分析、油箱晃动等；SPH/FPM/FEM方法耦合可以模拟液体、气体、固体三相强烈耦合问题，如液体燃料导弹飞行状态油箱气囊展开与油料晃动时的结构响应等；
n热分析，如热传导、热对流、热辐射分析；
n接触分析，如静态、运动接触分析等；
n静力学分析，如静态线性、非线性、几何非线性分析；
nNVH分析，如模态分析、谐响应分析等；
n机构运动动力学分析，如曲轴运动、工程密封、齿轮啮合等分析；
n声学分析，如飞机、汽车等内饰声学分析；
n多物理场耦合分析，如结构-热-流-声学分析；
n断裂力学分析，如铝合金、复合材料断裂分析等；
n复合材料分析，如层合板冲击碰撞分析及静力学分析。

ØVPS的重要特点
n子结构优化技术(Substructure)；
n多模型耦合计算技术(Multi model coupling)；
n多工步仿真技术(Multi stage simulation)允许用户按照指定顺序提取先前计算结果进行新计算；
n制造过程影响耦合技术，如焊接、冲压等工艺（Manufacturing coupling）。

ØVPS的突出优势
n适用于WINDOWS、Unix/Linux系统平台；
n统一便捷的前后处理环境Visual Environment
n卓越的精确性、稳定性和收敛性，特有的adaptive meshing, frozen metric, nonlinear contact stiffness等技术；
n有效的内存优化算法，计算效率提高50%；
n支持共享内存并行（SMP）和分布式内存并行（DMP）以及SUD（SMP/DMP）混合并行技术；
n特有的EWK材料断裂模型(EWK material)；
n独特的实体单元内接触技术有效防止负体积 (Internal contact)；
n自适应沙漏控制技术有效控制沙漏模式(Adaptive hourglass control)；


核心竞争力：
l一个的模型可以完成产品的所有性能测试分析；
l高高效率的高性能计算；
l采用柔性授权方式，可以实现在购买一套软件的同时使用多套软件；
l实现了显示求解与隐性求解的无缝集成，提高研发效率；
l包括了丰富的计算模型数据数据库（碰撞假人、生物假人、壁障）。


模块构成（前后处理器+求解器+优化分析与设计）
前后处理环境：Visual Environment
网格划分：Visual Mesh
碰撞分析前处理：Visual Crash PAM
安全效能分析前处理：Visual Safe
高速冲击分析前处理：Visual HVI
机构运动分析前处理器：Visual Medysa
后处理：Visual Viewer
流程管理：Visual Process
……
求解器：Virtual Performance Solution
碰撞安全分析：PAM-CRASH
高速冲击分析：PAM-SHOCK
机构运动分析：PAM-MEDYSA
静力学（线性非线性）和模态分析：PAM-IMPLICIT
座椅舒适性：PAM-COMFORT
……
优化分析与设计：PAM-OPT

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Virtual Performance Solution在产品研发过程能帮助客户大幅提高计算机辅助工程流程效率，缩短设计周期和上市时间，有效降低成本，充分提高产品研发效率，驱动企业创新。平衡同步工程和设计变量优化，并考虑制造过程对产品的影响进一步提高仿真分析结果的可靠性。

在这些深入研发的分析软件中，ESI集团
实现了在模拟领域的飞跃。通过采用统一的计算模型对碰撞和加载等进行分析，我们在项目研发的多个阶段中正不断地提高研发效率。鉴于整个汽车行业都在缩短开发周期，加速上市时间，Virtual Performance Solution帮助我们取得了一个决定性的竞争优势。
Dr. Ralph Sundermeier, Head of  Functional Calculation and Methods, Volkswagen

采用Virtual Performance Solution解决方案，我们能够在设计阶段就实现我们对于产品设定的一系列性能指标。尤其是采用EWK材料损伤与失效模型进行结构碰撞模拟，我们获得了与试验一致的准确的结构失效结果。ESI提供的Virtual Performance Solution解决方案为我们的产品创新提供了源源不断的支持与帮助，而且大大节省了我们的设计成本和研发周期。
Mr. Kazuhiro Obayashi, Integrated CAE Department Manager, NISSAN MOTOR CO. LTD

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VPS 航空航天应用
航空工业的VPS企业研发解决方案可以进行飞机结构强度、结构模态分析、飞机鸟撞分析、水上迫降分析、飞机坠撞过程的人员安全分析、弹射救生分析、降落伞展开分析、舰载机着舰分析、液面晃动分析、内饰声学分析等方面；并可考虑前期制造因素-预应力应变(如蒙皮拉伸、焊接造成的应力应变)对后期CAE分析的影响，这样承接预应力的后期CAE分析结果更加精确。
航天工业的VPS企业研发解决方案可以进行火箭和卫星等航天器的结构强度、结构模态分析、空间碎片对航天器的超高速碰撞冲击分析、救生仓着陆分析、航天座椅舒适性分析、卫星太阳帆板展开的机械动力学分析、太空仓对接冲击分析等。

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VPS汽车行业应用
汽车工业的VPS企业研发解决方案贯穿了汽车整车的结构碰撞、乘员被动安全分析；白车身与汽车内饰设计方面的静力学结构强度和模态分析；汽车底盘悬架系统的机械动力学与NVH分析，可以考虑生物人模型的汽车座椅舒适性分析；并可考虑前期制造因素-预应力应变(如冲压、焊接造成的应力应变)对后期CAE分析的影响，这样承接预应力的后期CAE分析结果更加精确。 VPS/PAM-CRASH拥有多种连接方式的仿真模型，能处理焊接、铆接、螺接、胶粘等连接模拟。同时，PAM-CRASH的并行求解器，可以处理数百万量级的模型，所以PAM-CRASH能够处理整车系统级碰撞分析。
PS/PAM-SAFE专门配备了多层非线性纤维编织物气囊材料模型，用户可以很轻松地定义各个类型的气囊，包括单气室、多气室气囊，主、副气囊，侧部气囊等。各个气室独立定义，充分考虑进气节流、充气泄露，有效保证了模拟的精确性。气体发生器是安全气囊装置中必不可少的装备，PAM-SAFE中内置种类齐全的气体发生器模型供选择使用，发生器的喷孔个数、流通截面、空气流量、初始温度等性质参数简单易设。

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其他行业应用
兵器行业
机车行业
船舶行业
电子电器

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VPS的SPH无网格方法

VPS 的SPH计算方法是一种无需网格的拉格朗日计算方法，其SPH粒子是优秀的动量传递工具。这种方法最初模拟天体物理现象，如两星相撞、超新星爆炸以及月球的形成等等，近年来被广泛应用于处理结构动力学问题，用于求解结构大变形解体、碎裂等分析（如高速碰撞、流固耦合碰撞等），尤其是高超速撞击和两个强度相差很大的物体碰撞冲击。

这种方法具有独特的优势：

l可以解决传统LAGRANGE方法在大变形下的网格扭曲（Distortion）问题；

l可以克服EULER方法难于跟着物质变形不能识别材料界面位形的缺点；

l可以克服ALE方法无法模拟弹体穿透界面的问题。

目前，SPH方法主要应用在计算结构大变形解体，碎裂，流固耦合等分析。

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VPS的FPM无网格方法

FPM（有限点集法）计算方法是采用Lagrange方式求解气体方程（无粘欧拉方程，有粘N-S方程）的一种新的无网格计算方法，VPS基于FPM技术与FEM技术进行流固耦合分析，能够处理流固耦合界面剧烈变化的动力学分析。与传统的CFD方法和ALE方法具有得天独厚的优势，包括：

1.
建模非常方便，无需网格划分；

2.
不存在网格不稳定性问题；

3.
能够准确分析流固耦合界面的剧烈变化。

VPS的FPM也是目前工业领域被广泛认可最先进的用于气囊展开仿真模拟的流体动力学计算方法.采用FPM算法,用户可以通过模拟仿真得到真实的气囊充气展开过程。

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VPS的EWK模型
EWK材料模型是ESI集团及合作伙伴经过大量实验验证而形成的专业的韧性材料断裂的本构模型，ESI集团拥有专利权。
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EWK能够表征裂纹尖端附近塑性流状态，并能表征材料的塑性不稳定性。
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EWK模型参数Dp考虑了初始裂纹以及裂纹的传播。
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EWK模型参数rc考虑了裂纹产生的尺寸效应。
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材料参数的归一化，使材料模型更易于使用。

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VPS的复合材料性能分析
VPS/PAM-CRASH充分考虑复合材料结构特性的多样性（包括常规复合材料，如增强塑料、玻璃聚酯、碳环氧；及夹心复合材料，如：蜂窝芯材夹层、泡沫芯材夹层复合材料等），提供的综合材料本构关系和解决方案，为各种三维复合材料结构冲击碰撞分析带来极大的便利。

对树脂基Bi-phase复合材料（UD，fiber），PAM-CRASH采用经典层合板理论分析复合材料的失效，主要分析复材结构的冲击失效、层间应力和脱层现象等。

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ESI集团汽车碰撞计算模型库

虚拟原型在车辆开发过程中扮演着日益重要的角色，物理原型的不断减少，意味着需要更准确的计算模型，这包括各种壁障，假人和行人保护等数字模型。面对广大工业客户ESI集团提供全系的经过工业验证的假人、生物人模型和壁障模型。
lBARRIERS壁障模型库
ESI集团不断与汽车生产商合作开发的新的碰撞壁障模型，同时根据汽车生产商大量的试验数据来不断验证和改善数字模型。最新的碰撞壁障模型库包含了一系列现行法规要求的前撞、侧撞模型：前撞偏置可变形壁障ODB（R94), NHTSA (FMVSS 214/301), European (Advanced, R95) and IIHS 移动可变形壁障等。此外，也包含了一些在将来实施的法规所应用到的碰撞壁障模型：侧撞壁障AE-MDB，渐变强度可变形壁障PDB等。同时ESI为用户提供2种铝蜂窝结构壁障：高精度的基于壳单元的碰撞壁障和快速的基于实体单元的壁障。
lDUMMIES假人模型库
ESI集团提供涵盖现行所有安全标准的假人模型库，同时根据用户需求提供多体系统假人更复杂的全有限元假人。多体系统假人相对简化，便于参数学习，计算效率高；有限元假人则计算精度更高，能真实预测假人在碰撞过程中的伤害指标。
lHuman Models生物人模型
ESI集团能提供传统假人之外的生物人模型，这不仅能反映基本的伤害指标，还能够提供结构损坏指标（骨折，韧带拉伤，内压和内应力等）。

airunfeng

哪里可以找到 VPS 的免费版 呢 ？谢谢