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Archive for 5月, 2018

CAE仿真技术在手机产品开发中的应用

Posted on: 5月 17th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

近年来,智能手机逐渐朝向轻、薄、大尺寸面板及拥有触控功能的设计。手机内部结构复杂,堪称一部微型电脑,其更轻更薄的发展趋势,需对手机的内部空间进一步压缩,这对其设计提出了严峻的考验。现代CAE技术的日趋成熟,为手机设计带来了极大的便利。CAE技术与工程经验相结合,可以有效地解决一些技术上的难点和问题,降低开发成本,缩短开发周期从而提升产品的市场竞争力。

1、手机跌落分析

手机跌落现象很容易导致手机外壳擦伤、屏幕摔碎以及主板上的零件松动,影响手机的正常使用,这无疑对手机的结构设计提出了更高的要求。

手机跌落分析主要关注结构的冲击强度、关键结构件的强度、连接可靠性和失效分析,通过仿真模拟可以计算出整机不同角度跌落过程中LCD、LCM模组、PCB板上芯片应力和应变,以此评估出零部件的失效风险。

CAE技术不仅可以优化手机结构,提高产品质量;还可以大幅度减少试验次数、降低测试成本。


手机跌落分析

2、钢球冲击分析

如今,触屏技术已经成为手机市场的主流,继iphone之后,各具特色的触屏手机层出不穷,以往用来设计来成为保护电子内部元件的塑胶及金属外壳/外框,逐渐的被面板玻璃所取代,也因为大尺寸的屏幕设计,使得玻璃面板几乎占据了手机操作端的表面,也使得玻璃面板与外界直接接触的机率大大地增加;玻璃面板不但要执行原有的显示与触控功能外,还须兼抵抗外来之冲击碰撞来保护内部电子元件,因此玻璃面板的强度在现今手机里头是一种要之关键因素。因此,使得有必要评估一下手机的抗击能力,尤其是触摸屏TP。

通过CAE技术来模拟钢球撞击触摸屏,分析触摸屏的受力大小,可以评估出触屏的强度是否满足设计要求。


落球冲击试验

3、静压分析

手机是由上百个零配件组成,使用CAE技术可以快速地模拟不同工况下屏幕及外壳的承载能力,检查复杂手机模型的结构,评估主要承载部件:IC、TP、前壳、外壳等是否有损坏风险。对部件变形及材料失效处,进行原因分析,提出并实施优化方案。

仿真分析可以有效的避免许多物理试验,并节省数月开发时间,最终成功地将产品推向市场。


静压分析

4、模流分析

CAE软件不仅可以对最佳浇口位置、流动分析、缩短成型周期、翘曲分析,这四个方面进行有限元分析,以此实现精准预测实际生产的产品的短射位置。还可以解决因热固性塑料的反应过程较热塑性塑料复杂而导致的外壳模型成型困难的问题,最终调成出最佳的设计及成型参数。


模流分析

5、热仿真

随着智能手机的发展,多核手机的出现,手机的性能越来越高,随之而来手机发热成为智能手机普遍的问题。这样不仅影响舒适感,也影响了手机的性能以及使用寿命。手机的主要热来源是芯片,芯片过热导致其提前失效,而芯片的失效又将引起整个设备鼓掌。芯片温度越高,将越早失效且更易出故障。所以手机的散热性能被认为是制约其发展的关键因素之一。

通过对手机表面温度、各元器件温度、手机散热,进行热仿真分析,可以改善智能手机温升和散热难题。


热分析

6、电磁场分析

今天的手机天线浪费了大约一半的功耗,将RF传输到了用户的头部和身体,这会缩短电池工作时间,也会给全球使用的低成本助听器造成讨厌的蜂鸣声。

手机工作时,蜂窝站点和手机之间会有握手机制。当信号强时,手机会降低能量输出以节约电池电力,而信号弱时手机会提高功率以保持连接。传统全向天线发射的能量多达35%被头部吸收,多达15%被手部吸收。这种能量消耗自然就需要手机提高能量输出,也就会增加电池电力消耗。

简单的全向线天线包括金属线、电镀布线或PCB结构,位于手机顶部、侧面或底部,对大多数手机应用来说是够用的。这种全向天线应用非常普遍,因为成本很低,也很简单。不过,对许多应用来说,这种天线设计不足以满足相关要求,无论如何更高性能的天线能带来更加显著的优势,比方说边缘区域的工业和娱乐应用、听力障碍用户使用的设备(占总人口的10%)以及电池使用寿命比手机尺寸更重要的应用。

随着设计变量的增加和时限的缩短,仿真是满足当前设计要求的唯一方法。


phone_radiation_simulation


phone_radiation_simulation

7、多物理场耦合分析

手机智能化意味着构成手机产品的系统复杂度越来越高,芯片(SoC)、封装(SiP)和PCB(HDI)是构成了智能化产品的核心。

在一个完整的系统环境中,手机开发人员必须考虑EMI,EMC,静电放电,输电,功耗以及散热,结构,信号和电源完整性等。通过协同仿真方案可以帮助设计者在设计阶段对完整的虚拟系统原型进行分析优化:设计芯片时考虑封装和PCB 带来的系统影响,封装设计时考虑芯片和PCB 的影响,PCB 设计时考虑芯片、封装和外围系统的影响。在各个层次上进行电磁、热和应力多物理全面分析。从而提升产品可靠性,节约开发成本,缩短开发周期,大幅度提高产品和企业的市场竞争力。


耦合分析


多物理场耦合分析

 

CAE技术可以高效改进产品设计、提高产品性能、节省材料成本,最重要的是节约了原本需要多次试验的大量资金和时间!

锋芒科技拥有一支专业的技术团队,可以为您解决工作中上述的分析问题。
欢迎咨询,我们将竭诚为您提供服务和帮助。

汽车工业的CFD分析

Posted on: 5月 11th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

汽车工业是当前世界最重要的行业之一,也是竞争最为激烈的行业之一。在现代汽车设计流程中CAE分析起着非常大的作用,激烈竞争的汽车市场对汽车的开发周期和质量性能提出了很高的要求, CAE的作用就在于它能驱动精益设计和快速汽车开发流程,可以大量的节省 开发成本,缩短开发周期。

汽车工业的CFD分析是借助于计算机将CFD应用于汽车设计的一种方法,已广泛的应用于汽车行业的各个方面,成为设计决策的重要工具。

锋芒科技在汽车领域做了大量的CFD分析工作,有着较深入的应用和丰富的经验,能够提供汽车工业行业全面的CFD解决方案。有限元在线采用ANSA作为前处理软件,使用CFD软件SC/Tetra进行求解和后处理,可以对汽车外形的设计、乘员舱环境、整车热管理等进行热流分析。结合流固耦合平台可以对进排气系统进行流固耦合分析。

汽车CFD建模

• 模型几何处理、网格生成

• 结构化网格、非结构化网格

• 四面体网格、六面体网格、内六面体网格、多面体网格、O型网格

• 批处理网格和包面网格

• 几何和网格的变形(Morphing)


汽车外流场网格

汽车外流场CFD分析

• 整车车身空气动力学模拟

• 后视镜空气动力学分析

• 气动外形分析优化


整车外流场分析


后视镜空气动力学分析

汽车空调系统CFD分析

• 空调风道流场分析

• 除雾除霜分析

• 乘员舱舒适性分析

• 空调系统部件之间的匹配分析


除霜除雾分析


乘员舱舒适性分析

发动机舱热管理分析

• 一维热管理规划分析

• 三维热管理CFD分析

汽车内流场机零部件CFD分析

• 催化器优化分析

• 液力变矩分析

• 刹车盘冷却分析

• 油箱液面晃动分析

• 汽车零部件温度场分析

空气动力学噪声分析

• 后视镜、车窗边柱、雨刷、天线

• 天窗、门、侧窗

• 进气、排气系统

• HVAC送风机、管路、冷却风扇

锋芒科技拥有一支专业的技术团队,可以为您解决工作中上述的分析问题。

欢迎咨询,我们将竭诚为您提供服务和帮助。

汽车行业的应用方案

Posted on: 5月 10th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

1.概述

汽车工业是当前世界最重要的行业之一,也是竞争最为激烈的行业之一。在现代汽车设计流程中CAE分析起着非常大的作用,激烈竞争的汽车市场对汽车的开发周期和质量性能提出了很高的要求, CAE的作用就在于它能驱动精益设计和快速汽车开发流程,可以大量的节省 开发成本,缩短开发周期。

汽车是由几千个零部件组成的复杂产品, 在研发过程中常涉及到多种多样的力学方面的工程问题,CAE技术的应用,为汽车企业带来了巨大的回报。统计表明,应用CAE技术后,新车开发期的费用从占开发成本80%~90%下降到8%~12%。例如:美国福特汽车公司2000年应用CAE后,开发后期修改率减少50%,原型车和试验成本减少50%,投资收率提高50%。丰田汽车开发新型花冠乘用车运用了CAE技术,将开发时间缩短到了18个月。马自达依靠CAE与试验来缩短产品试验和样车完成时间,其产品样车的完成由3.5个月缩短到1.5个月,试验周期从4.5个月缩短到2.5个月。

如果说CAD是在帮助工程师创造更丰富、更优美、更实用的几何实体设计,那么CAE则在产品设计的质量、寿命、性能和成本等方面发挥着更加重要的作用。CAE技术主要应用有限元方法、仿真技术、优化设计。CAE技术的应用几乎贯穿了汽车设计的全过程,在现代汽车产品设计中扮演的较色越来越重要。

2. CAE仿真技术在汽车工业的重要作用

1)CAE技术可以在新车型开发之前,模拟零部件乃至整车的性能和状况,避免传统的设计——试制——测试——改进设计——再试制的重复过程,减少人力、财力和物力的消耗而降低开发费用,使汽车产品的大多数问题都可以在设计阶段通过仿真得到解决,从而提高了设计质量和效率,大大缩短产品的开发周期和费用;

2)CAE技术改变了传统设计依靠经验进行定性分析、缺少定量数据的设计方法,利用CAE手段可以使产品减重、性能优化;同时,采用CAE计算能在短时间内进行更多方案的对比,获得较佳乃至最优化的设计从而提高开发质量;还能找到设计问题的真正原因,为设计工程师提供修改方向,减少修改误差,缩短开发周期;

3)CAE技术的应用使得以往设计中的一些经验知识可以量化形式保存,重复利用,同时灵活、方便、快捷的特点使CAE技术能为设计工程师提供大量的仿真试验数据和技术参数,增加企业的经验知识积累,提升汽车工业的设计能力;

4)CAE技术使设计工程师在产品设计阶段对汽车的结构和性能做出预先评估,因而大大降低了新车型的开发风险;同时,利用CAE技术可以大大减少试验的次数和成本,有些乃至可以代替试验。

3. 汽车工业CAE典型问题

. 整车系统分析

1)CFD分析

CFD分析建模                         整车外流场CFD分析

HVAC空调系统CFD分析     发动机舱热管理分析

空气动力学噪声分析

2)碰撞安全性能分析

碰撞安全分析建模                    C-NCAP 100%正碰分析

C-NCAP 40%偏置碰分析       C-NCAP侧碰分析

追尾碰撞分析                            行李位移乘员防护装置性能分析

行人保护分析

座椅和安全带安装固定点强度分析(FMVSS 207/210)

车内头部碰撞(FMVSS 201)          前、后保险杠碰撞分析

侧门碰撞强度分析(FMVSS 214) 车顶压溃分析(FMVSS 216)

乘员约束系统匹配及优化(正、偏置、侧)

3)车辆耐久性分析

车辆耐久性分析建模                车身强度刚度分析

车门强度刚度分析                    内外饰件强度刚度分析

其它闭合件强度刚度分析        疲劳耐久性分析

悬架强度刚度分析

4)车辆NVH性能分析

NVH有限元仿真建模部分       车身及附件NVH分析

零部件NVH分析                        整车低频NVH分析

5)车辆动力学性能分析

悬架K&C分析                             整车底盘性能开发

准静态和疲劳载荷提取计算

►. 车辆零部件CAE分析

1)发动机系统CAE分析

发动机一维性能分析                      发动机三维性能分析

机构运动学、动力学仿真分析    振动噪声分析

结构强度刚度疲劳分析

2)进排气系统CAE分析

排气歧管的裂纹分析                     进气歧管强度分析

消声器声固耦合分析

3)传动系CAE分析

齿轮传动分析                                   差速器接触状态分析

传动系NVH分析                              万向节接触分析

4)行驶系CAE分析

前后桥塑性变形分析                       车架多工况分析

悬架系统安装过程分析                   钢板弹簧强度分析

路面谱激励下的底盘强度分析

5)轮胎分析

装配及充气分析                               轮胎印迹分析

轮胎稳态滚动分析                           充气轮胎的声固耦合分析

轮胎振动特性分析                           轮胎生热分析

稳态滚动中的轮胎磨损分析           轮胎瞬态冲击模拟

6)转向与制动系分析

制动器静力学分析                           刹车盘啸声分析

盘式制动器刹车过程分析               刹车盘热固耦合分析

锋芒科技拥有一支专业的技术团队,可以为您解决工作中上述的分析问题。

欢迎咨询,我们将竭诚为您提供服务和帮助。

车辆碰撞安全性能仿真分析

Posted on: 5月 9th, 2018 by 锋芒科技 No Comments

汽车的碰撞安全性是汽车设计开发过程中必不可少的环节,车身结构是碰撞安全的基础,设计出具有良好碰撞吸能性能的安全车身是汽车设计的一个主要目标。

汽车的碰撞安全性能最终要经过实车的碰撞试验来检验,但实车试验成本高昂,在设计过程中不可能为验证某一设计的合理性而反复试验。

CAE仿真分析因其可重复性、低费用、方便性等优点成为检验某一设计是否合理的有效方法。

锋芒科技可以提供从概念设计到生产试制的各个阶段,利用CAE分析和工程经验帮助客户找到最优化的碰撞安全性车身结构。我们可以提供包括欧洲、美国、日本的通用法规(正碰、侧碰、后碰、顶压等)、座椅鞭打分析优化、乘员约束系统分析、行人保护分析等。


C-NCAP 100%正碰分析
C-NCAP 40%偏置碰分析
C-NCAP侧碰分析
追尾碰撞分析
行李位移乘员防护装置性能分析
行人保护分析
座椅和安全带安装固定点强度分析(FMVSS 207/210)
车内头部碰撞(FMVSS 201)
前、后保险杠碰撞分析
侧门碰撞强度分析(FMVSS 214)
车顶压溃分析(FMVSS 216)
乘员约束系统匹配及优化(正、偏置、侧)

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