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February 5, 2020
如何通过精简仿真分析改进设计
Chad Jackson是Lifecycle Insights的首席分析师
仿真分析方法主要应用于工程领域，加快创新并大幅降低研发成本。
仿真分析方法主要应用于工程领域，为了加快创新并大幅降低研发成本。这些仿真方法在不断发展的同时，也逐步涌现出一系列新的解决方案，例如：
多物理场仿真分析
仿真自动化
仿真数据管理
物联网（IoT）领域基于仿真的数字孪生
Ansys Discovery Live借助其新型稳态流体求解器快速求解热混合场景和参数化研究。
接下来我将重点介绍一项关键技术，其显著改变了全球工程师使用仿真驱动设计的流程，几近实时仿真分析。
传统仿真分析流程
在传统的仿真驱动设计流程中，工程师需要对整个设计生命周期过程开展各种分析。在分析过程中，工程师或分析师会对设计进行修改、运行分析，并根据结果做出决策。
传统仿真分析的第一步是创建或修改设计的几何结构
虽然分析师已经使用高级的前处理和后处理工具，并且工程师也使用了简化的计算机辅助设计（CAD）集成分析工具，但上述的设计流程多年来基本保持不变。
传统分析流程的主要步骤包括以下：
1. 创建或修改几何结构：
工程师创建或修改设计的几何结构，在此步骤中，他们可以修改、简化或抽象化设计。
2. 定义载荷和边界条件：
完成几何结构的调整后，工程师必须为仿真定义载荷和边界条件。例如，可以定义结构载荷和热约束。
3. 创建或更新网格：
工程师或分析师定义网格参数并生成网格。随着自动网格划分器的发展，该步骤的难度在一定程度上得以降低，自动网格划分器可以根据几何结构的变化实现自动更新。
4. 选择/启动求解器：
工程师需要为当前的工程分析选择最为合适的求解器，然后，工程师手动按下按钮以运行流程。
5. 查看并评估结果：
工程师查看、询问并解读分析结果，然后决定是否再次运行分析。
因为涉及大量手工操作步骤，所以传统的分析流程很容易被中途打断，从而导致无法快速审核仿真结果。
实时仿真分析流程
在过去几年里，多项研发成果的涌现彻底颠覆了传统仿真分析方法，并实现重大推进。这些改进通过使用近实时流程替代传统分析的离散步骤，使各步骤之间的界限变得模糊。
Ansys Discovery Live可提供几近实时仿真
前面所述的2个步骤（创建或修改几何结构、定义载荷和边界条件）在实时仿真流程中合并成1个步骤。工程师或分析师可以改变设计参数并设置仿真输入，实际上，用户能够在开发几何结构的同时，定义设计的运行环境。
在用户输入以上信息后，接下来的2个步骤（创建或更新网格、选择或启动求解器）可以自动触发，接着将初步结果以不断提高的精度，迭代呈现给用户。
因为整个流程可以自动运行，并能灵活适应设计或仿真输入的任何变更，因此，无需过多的操作或者对模型进行网格剖分。
实时仿真分析对用户的现实意义？
从用户角度来看，实时仿真分析可带来更大幅度的灵活性。例如，在仿真结果出现时，用户可以通过处理几何结构或材料选择来修改设计，甚至还可以修改仿真输入。
分析过程完成后，用户能够持续查看并评估结果，当这些结果显示在屏幕上时，用户可以进一步修改，然后，仿真结果会自动更新。
Ansys Discovery Live引入了一种用于创成式设计的交互拓扑优化工具
这一激动人心的研发成果让用户能够立即看到修改对设计性能的影响。简言之，工程师和分析师能够实时地与仿真结果交互，这有利于交互式设计的探索。
此外，工程师还可以清晰地了解不同设计变量对仿真结果的影响，以便能够进一步优化设计。由于查看仿真结果的路径被极大地简化，用户能在更短的时间内测试更多设计迭代。因此，这种几近实时分析技术能为创新留出更多时间，从而让工程师可以对新概念开展可行性研究。
简而言之，交互式设计探索能够推动产品快速创新，这不仅有助于工程师在更短时间内做出更好的设计决策，而且能推动企业不断创新并加速向市场推出新产品。
如欲了解更多关于实时仿真分析的信息，敬请阅读报告：《仿真驱动设计的四大优势》，并查看下面的信息图：
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