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航空航天與國防行業創新需要仿真技術與方法的演進發展
發布時間：2014-02-03 瀏覽次數：2241
縱觀過去100年間飛機的演進變革，技術發展的步伐清晰可見。在航空航天與國防行業發展的最初階段，飛機制造主要采用木材與織物。到1919年，首架全金屬飛機初翔長空。Junker sJ-13（后來稱為F-13）不但是首架全金屬飛機，而且在技術上實現的飛躍也使其成為首架實用性懸臂式（內拉撐）下單翼機。
僅僅在5年之后，Junkers的飛機供貨量即已占全球運輸機的40%。1933年，另一架創新型飛機道格拉斯DC-1首次升空。DC系列飛機（DC-1、-2與-3）大獲成功。以科技推進設計與成形的方法是此款飛機設計的關鍵要素之一。其成形歸功于廣泛的風洞測試，這些測試降低了機翼/機身接縫湍流，同時增強了襟翼的有效載荷1。最近，兩款更具創新性的飛機設計產品是洛克希德•馬丁公司（Lockheed Martin）的F-117隱形飛機和波音（Boeing）787。
創新的各個階段都采用可使這些設計得以實現的關鍵技術。拜20世紀70年代后期開發的工程軟件與計算功能所賜，F-117擁有與眾不同的網格曲面外形。Lockheed Martin公司開發的計算機程序名為Echo，能夠使飛機實現隱形。目前，Boeing 787有望成為首架大部分結構采用復合材料制造的商用飛機。
從航空航天與國防行業的發展史可以非常清晰地看到，重大突破（無論是飛機、衛星、宇航員太空服還是其它成功的新產品）的動力來自于材料、技術與方法領域的創新。虛擬現實仿真解決方案使企業能夠改進現有工藝并開發新方法。我們的研發團隊致力于開發新的分析功能，改進高性能計算，實現真正的多物理場仿真，同時還可提供完成多領域優化所需的工具。這些功能旨在為行業特定的工作流程提供支持，而且也是推進航空航天與國防創新的基石。
新趨勢：仿真事件，而不僅限于載荷工況
傳統上分析航空航天與國防結構是為了滿足特定載荷工況。這種載荷工況可能是靜態載荷、動態載荷或熱載荷。但實際上，飛行器受到的影響包括“事件”，而不僅僅是“載荷工況”。例如，起落架的載荷工況可能是特定的垂直力和側向力?？梢园阉c實際降落事件對比，此過程中需要放下起落架，起落架鎖定到位，起落架需承受空氣動力，在降落之前有可能受到鳥類或碎片撞擊，然后在著陸時會受到跑道沖擊。為限定代表上述事件的載荷工況已經做出了一些假定。公司目前正在減少其所做假定的數量，以便更精準地仿真此事件并了解其產品的性能。為了逼真地仿真此事件，相關計算機模型必須整合機械系統、控制系統、流體建模、顯式動態沖擊建模、非線性應力分析、接觸行為以及損傷模型（甚至可能還包括復合材料損傷模型）。此外，業界還希望能夠優化這些復雜的模型。
模擬完整事件的仿真技術使企業能夠大力發展其方法，從而充分發揮這些現實仿真功能的優勢。
大規模非線性分析
傳統上非線性分析用于在組件層面了解接合細節、故障模式以及復合材料斷裂問題。目前，非線性FEA更多是用于整體航空器結構的大規模仿真，如：機翼組件、機身框體和尾翼2。以前，此類分析只是作為設計末期或者更靠后期階段的終極任務，用于解決與制造或認證相關的難題。不過，制造商目前正在開發一些分析方法與工藝，能夠早在制造和測試之前的設計階段即可應用高級非線性分析。
高性能計算（HPC）是大規模非線性仿真的關鍵需求。大型航空航天模型 可能有1000~2000萬的自由度（DOF）、5000多個獨立部件、10000個緊固件定義以及接觸和粘結面定義。解決這些大規模問題需要幾十、乃至幾百個處理器并行工作。
全盤掌控
新方法的開發與實施帶來了一種需求，要將這些方法作為標準程序來獲取和共享。大型模型與多重仿真運行任務也帶來管理與保護新建數據的需求。仿真全生命周期管理（SLM）解決方案可提供在線協作功能，使分散的團隊能夠輕松共享仿真方法和結果，從而大大提高對決策過程的信心。此外，它還能夠提供在個人級、工作組級和/或企業級進行仿真數據管理的功能。數據管理包括流程、模型文件、配置數據、需求以及結果。
客戶是關鍵
新產品功能的開發很大一部分源于客戶要求的增強功能以及與客戶及合作伙伴的直接合作。通過與行業及客戶開展合作，我們不僅能夠充分了解航空航天與國防行業的工藝與仿真要求，同時還能集中開發力量解決實際工程難題。 |
