对话

RADIOSS:三十载磨一剑铸就仿真利器

2016-07-01e-works 涂彬

1992

    2016年6月16-17日,Altair ATCx-高度非线性仿真技术暨RADIOSS 2016用户大会在武汉沌口长江大酒店成功举办,现场200多位来自各地的汽车、航空航天、重型机械、轨道机车、电子消费品等知名企业和研究院所的技术专家和工程师们以及重点理工院校的教授和学生代表相聚江城武汉答疑解惑、分享成功和交流心得。

    一路走来,2016年正值Altair RADIOSS软件面市30周年整,历经30年的研究、开发与应用,如今瞬态非线性分析求解器RADIOSS已确立了其在碰撞、安全和应力分析等应用领域的行业标准和领先地位,是仿真分析领域求解器中不可或缺的一颗璀璨明珠。

    在本次大会上,来自东南汽车、中国航天员中心、神龙汽车技术中心、海尔空调等众多国内知名企业专家代表也带来了精彩的案例分享。从这些应用案例中,我们看到了RADIOSS求解器在国内企业实际工作中的深入应用和所能发挥出的巨大效应,与会嘉宾认真倾听,受益非凡。

ATCx-高度非线性仿真技术暨RADIOSS 2016用户大会现场

ATCx-高度非线性仿真技术暨RADIOSS 2016用户大会现场

    在会议现场,e-works记者有幸采访到了RADIOSS创始人之一Francis ARNAUDEAU先生,请他详尽解读了RADIOSS的技术特点及未来的发展规划。

RADIOSS创始人之一Francis ARNAUDEAU先生接受e-works记者采访

RADIOSS创始人之一Francis ARNAUDEAU先生接受e-works记者采访

    Francis ARNAUDEAU先生1972年毕业于法国巴黎中央理工大学,1974年毕业于美国斯坦福大学。凭借着坚实的有限元理论基础,以及在核能领域的工程经验,在1986年成为RADIOSS商用显式有限元求解器的共同创始人。他参与了欧美国家众多工程项目,并为汽车被动安全,以及欧洲汽车碰撞安全法规中新的损伤标准提出做出了贡献。2006年,RADIOSS求解器被Altair公司纳入旗下之后,他担任Altair公司CTO,并继续负责RADIOSS求解器的研发。

专业专注 精益求精

    Altair RADIOSS是解决瞬态加载工况下的非线性问题的领先的结构分析求解器,基于显式积分算法。这种算法在解决大多数非线性动力学问题具有非常明显的优势,特别是在求解大型结构的瞬时高度非线性问题时,显式求解方法求解精度更高,更接近于实际数值。

RADIOSS创始人之一Francis ARNAUDEAU先生发表演讲

RADIOSS创始人之一Francis ARNAUDEAU先生发表演讲

    “RADIOSS更愿意在一个个的实际研究项目中得到历练,这也是RADIOSS求解器在30年来一直受到用户青睐的原因之一。毕竟只有实实在在地解决客户所面临的问题才能体现CAE软件所存在的价值。”在谈到RADIOSS领先优势时Francis ARNAUDEAU先生介绍道。RADIOSS求解器经过30年的发展,目前己积累了超过1000多家公司在使用,并且客户数量每年仍在持续增加,如今RADIOSS求解器已被广泛的应用于汽车、航空航天、电子/家电、包装、轨道机车,生物医药、能源、船舶、军工等领域。Francis ARNAUDEAU先生还提到“我们有非常优秀的QA团队即产品验证的团队,紧跟实际的工程项目,这也使得我们的产品更加的面向工程实践应用。”

    为了更好的满足客户的需求,帮助客户解决实际工程问题,据Francis ARNAUDEAU先生介绍:“在RADIOSS的研发过程中,Altair技术支持工程师会很好的搜集客户的一些问题、信息、需求等,并通过我们的系统平台传递给产品开发人员,利用这些来更好的把握客户的需求”

    可见,RADIOSS求解器本身是一款非常专业的非线性求解器,能够解决很多复杂的非线性问题,长达30的专注,不断的精益求精,也使RADIOSS积累了丰富的工程问题解决方案。尤其是在这次会议中,记者明显的感觉到国内用户在RADIOSS求解器的应用深度上较过去有了非常明显的提升,尤其是在处理汽车碰撞,翻滚、复合材料、安全气囊等具体的工程问题应用中,取得了不俗的成效。当然,这也离不开RADIOSS求解器自身的不断超越和发展。

超越过去 引领未来

    材料、能量、信息构成了生命的三大基本要素,而对于一个产品,从根本上看其生命周期经历了创建、使用信息并利用能量将材料转化为最终形态——可交付的资产。在产品的生命周期中,能量由人力、资金、设备提供,信息也被各种管理起来,但对于材料的支持和发展却一直受限。

    在最近召开的CIMdata 2016 PLM市场与产业发展论坛上,CIMdata总裁Peter Bilello首先表达了这样一种观点:“新的材料时代正在到来。”“新”材料的诞生,例如塑料、陶瓷、复合材料,以及其它“可以设计的”材料,需要结合新工艺、分析方法、测试方法以及其它技巧。

    如今,对于解决新材料应用所带来的挑战已经成为很多CAE厂商发展的核心,同样这对于RADIOSS来说也是生存之本。RADIOSS求解器包含了非常完整的材料本构和失效模型库,有超过300多种组合,可以模拟金属材料、合金材料、复合材料、泡沫、橡胶等更多的材料本构。在采访中,记者也从Francis ARNAUDEAU先生那里了解到,RADIOSS在每次的版本更新中,都会加入更多的一些新材料本构来丰富材料库,比如加入泡沫材料、聚合物等新的材料。另外,还会增加一些新的失效模型结合使用,例如最新加入的有限体积法气囊算法,这是一种专业的流固耦合算法,这种算法可以真实模拟汽车安全气囊内部的气体流动,由此用户就可以把新的提升的算法加进去做验证,比如做汽车的侧气囊验证。

    除了在材料方面的拓展以外,RADIOSS求解器还不断的提升加速效果,如应用HMPP 混合并行求解计算,通过分配内存技术,让内存被有效的利用,从而提升加速效果。“今年下半年至明年我们将会进一步提升RADIOSS求解器的加速效果”Francis ARNAUDEAU先生给出了明确的时间表,并告诉记者,“虽然目前客户在分析问题时使用的CUP核数较少,例如有的可能只是32核,但我们必须让我们的技术做到超前,不断提升加速效果,来更好的满足客户未来不断变化、不断增长的需求”。

    在有限元技术的探索和应用上,RADIOSS也是不断的寻求超越,通过多年的研发,在显式扩展有限元技术上也有了非常显著的成效,通过利用XFEM扩展有限元方法比删除单元网格方法更加真实模拟结构的失效和裂纹扩展。该有限元技术可应用于多层结构和铺层复合材料上,可以更好的模拟裂纹的扩展形式,在例如行人的头部碰撞,汽车的顶压、翻滚等方面都进行了很多的实践应用。在RADIOSS新版本中还会针对行业增加一些新的接触算法,例如根据电子行业更新的零接触算法。

    当然,CAE发展到今天,也诞生了很多求解器,在同现有的显式非线性求解器对比中,Francis ARNAUDEAU先生强调:”RADIOSS相比其他显式求解器而言有很多显著的优势,首先是RADIOSS求解器具有较高的稳定性;其次是可重复性,使用RADIOSS计算多次结果都是趋于一致,对于整车模拟分析不仅做一次要做很多次分析,而且往往会对模型进行改动,RADIOSS不会因此产生大的结果波动。”

    伴随着这些特性,RADIOSS求解器也得到了越来越多不同行业的认同与青睐,尤其是在家电行业和消费品行业,增长速度较快。很多电子行业客户如索尼、LG、三星,中国的中兴、海尔等都纷纷选择了RADIOSS求解器应用在其产品的跌落仿真分析中,看中的正是RADIOSS求解器的计算效率和稳定性。

开拓进取 迎难而上

    当然,随着用户需求的不断变化,RADIOSS求解器在发展过程中遇到了很多困难和挑战,现在也不例外。Francis ARNAUDEAU先生毫不避讳的给记者列举了一些当前在技术开发中所遇到的一些典型性问题,在对话中记者也看到了他对克服这些问题与挑战的信心和能力。

    “RADIOSS求解器本身是基于有限元算法,这种算法理论在很多年基本已经确定,我们现在还在与高校基于新的有限元算法进行合作,进一步扩展RADIOSS求解器的能力。” Francis ARNAUDEAU先生介绍到,“很多客户希望在模型中某一部分网格划分非常细,为此我们提供了多域求解技术,主要的作用就是为了提高计算的效率,然而多域求解技术需要在不同域之间进行数据的传递,这使我们遇到了很多技术上挑战,需要我们再进一步的提高改进。”

    当前,工业4.0已经在全球工业领域掀起了新一轮的产业和技术革命。中国政府已于2015年正式发布了《中国制造2025》规划,旨在引导中国制造业实现制造强国的战略目标。这一轮技术革命将带动企业产品创新、研发模式、生产加工和服务支持等领域的巨大变革,仿真技术将成为一项非常重要的技术力量,广泛的应用于企业的方方面面。

    仿真技术从过去只是解决一些简单的应力应变分析,到如今能够进行复杂的多物理场分析,通过不断的迭代分析来优化设计驱动创新。未来,仿真技术还能够以Digital twins的方式进行实物模型与虚拟模型之间的交互。这也为仿真分析工具在模拟真实工况中的准确性、高效性上提出了更高的要求,因为只有这样也才能使数据在实物和虚拟模型之间快速的进行交互和迭代分析,优化产品。通过短暂的采访,记者除了对这款专业的求解器有了一定认识以外,还感受到RADIOSS求解器正在朝这个方向在不断的发展和努力,相信RADIOSS求解器还有更多的优势技术有待用户去探索和使用。 

 
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