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[導讀] 0、引言 電子行業(yè)是一個飛速發(fā)展的行業(yè),市場容量極其巨大,現(xiàn)如今我國已是全球第三大電子信息產品制造國,電子信息產品已經滲透到我們生活的各個角落,包括國防軍工用品、通信

 0、引言
               
                電子行業(yè)是一個飛速發(fā)展的行業(yè),市場容量極其巨大,現(xiàn)如今我國已是全球第三大電子信息產品制造國,電子信息產品已經滲透到我們生活的各個角落,包括國防軍工用品、通信、醫(yī)療、計算機及周邊視聽產品、玩具等。隨著社會的發(fā)展和技術的進步,人們對電子相關行業(yè)提出了更高的要求:精確、穩(wěn)定、輕巧、保密、可靠;同時,電子行業(yè)又具有產品更新快,研發(fā)周期短的特點,為了滿足不斷發(fā)展的市場需求,加快產品結構的升級,在核心技術領域取得重大突破,電子行業(yè)必須采用新的研究方法和技術。虛擬仿真研究是目前電子行業(yè)所廣泛采用的一種新的方法和技術。

               
            MSC.Software公司作為全球最大的CAE產品供應商,不僅為電子行業(yè)提供了多方位的虛擬仿真軟件,同時MSC.Software公司還一直與世界各大電子產品制造商和研發(fā)機構有著良好的合作關系。通過MSC.Software公司所提供的虛擬仿真軟件如MSC.ADAMS,MSC.Marc,MSC.Fatigue,MSC.Patran,MSC.Nastran,MSC.Dytran,MSC.Easy5等,不僅可以對電子產品的性能進行全方面的研究,而且還可以實現(xiàn)電子行業(yè)與其他行業(yè)的多學科一體化仿真。
               
            一、電子產品設計過程中經常遇到的突出矛盾和問題
               
                在電子產品的設計過程中,我們經常遇到以下問題:
                1) 電子產品的機械性能:可靠性、加工性、疲勞壽命、抗沖擊能力、載體振動與電子產品振動的耦合關系、適配器的設計等;
                2)
            雷達與天線系統(tǒng):運動規(guī)律、控制規(guī)律、風載與平衡、雷達和天線陣面形狀,結構形式(實體或網狀)、彈性立柱剛度、齒輪減速機構、控制系統(tǒng)框圖、控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)的耦合規(guī)律等;
                3) 電子產品的熱分析:散熱、熱應力、熱平衡等;
                4) 電子芯片封裝和焊點疲勞分析;
                5) 振動噪聲分析
            二、MSC.Software在電子行業(yè)中的解決方案
               
               
            對于電子行業(yè),在沒有規(guī)范可以依循的情況下,MSC.Software公司針對各種問題提供了相應的高效的解決方案。MSC.Software強大的產品群可以分別用來處理不同領域的問題。產品群中的各軟件既可獨立解決相關行業(yè)的問題,也可根據(jù)問題的耦合情況,提供相對應的聯(lián)合仿真分析。
                1) MSC.Nastran在電子行業(yè)結構分析中的應用
               
            MSC.Nastran是電子行業(yè)結構分析中的首選軟件,它提供了功能十分強大的靜力、屈曲、高級動力響應、隨機振動響應、復合材料、設計靈敏度及優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、顯式動力學、隱式動力學等方面的分析功能。MSC.Nastran經過無數(shù)工程問題的驗證,具有極高的軟件可靠性,成為了多個行業(yè)的分析標準,在很多著名的電子電器行業(yè),MSC.Nastran得到了廣泛的應用。圖1顯示了國際某著名磁盤驅動器生產商采用MSC.Nastran進行結構分析的情況;圖2是美國宇航局采用MSC.Nastran對火星探路者天線裝置結構優(yōu)化分析的情況。  

            圖2 火星探路者天線裝置結構優(yōu)化分析
                2) MSC.Marc在電子行業(yè)非線性分析、熱分析、電磁分析、多場耦合分析中應用
               
            作為全球的第一個非線性有限元軟件,MSC.Marc提供了強大的材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等的非線性分析功能,提供了熱分析、流場分析、磁場分析、電場分析、聲場分析等非結構場的分析功能,同時也提供了強大的多物理場耦合分析功能。利用MSC.Marc,我們可以非常方便,準確,快速地進行可靠性分析、加工工藝工程模擬、裂紋擴展,抗沖擊性能計算、熱-機耦合,熱-電-結構耦合分析、適配器設計、壓電分析和電子芯片封裝等。針對是電子產品的熱平衡,散熱,熱應力分析需求,MSC.Marc可以進行全方位的熱分析,包括熱傳導,對流,輻射,接觸傳熱,間隙傳熱等穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱分析。

 

            圖4 控陣天線的流-熱耦合分析
                圖3顯示了MSC.Marc在微型電熱制動器上的應用圖4是國內某廠采;MSC.Marc對控陣天線進行流熱耦合分析的情況。
                3) MSC.Dytran和LS-DYNA在電子產品的跌落、碰撞等分析中的應用
               
            Msc.Software綜合了MSC.Dytran的歐拉優(yōu)勢和Dyna的拉格朗優(yōu)勢,提供了高度非線性瞬態(tài)動力學分析功能,為電子產品的跌落,碰撞等分析提供完美解決方案。是電子產品跌落、碰撞分析設計必不可少的分析工具。圖5所示的是國際某著名手機生產商對手機所進行的跌落分析。

 

            圖5 手機跌落分析
                4) MSC.ADAMS和MSC.Easy5在運動仿真以及運動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真中的應用
               
            利用MSC.ADAMS進行運行學和動力學仿真,可以研究電子產品的運動特性與機械性能。圖6和圖7分別是ABB公司機器人的運動仿真和三菱電器開關的作動仿真。在雷達天線系統(tǒng)中,利用MSC.ADAMS可以仿真雷達天線系統(tǒng)的運動規(guī)律,利用MSC.Easy5可以進行控制系統(tǒng)仿真,并與MSC.ADAMS進行聯(lián)合仿真。同時利用MSC.Nastran可以快速精確地計算雷達天線系統(tǒng)在風載和其它振動載荷作用的動力、靜力響應。
                MSC.Easy5+MSC.ADAMS+MSC.Nastran
            實現(xiàn)了完美的控制-液壓-運動-結構聯(lián)合仿真系統(tǒng),MSC.Software是目前世界上唯一一家可以全部提供雷達天線系統(tǒng)全面仿真分析軟件的公司。圖8為某雷達天線系統(tǒng)的MSC.ADAMS和MSC.EASY5聯(lián)合仿真過程。圖9表示利用MSC.Nastran和MSC.ADAMS對某衛(wèi)星天線進行聯(lián)合動力仿真的過程。

 
          

  圖7 三菱電器開關的作動仿真

 

            圖9 衛(wèi)星通訊天線的結構和動力響應分析
                5) MSC.Fatiuge在電子行業(yè)疲勞分析中的應用
                MSC.Fatigue是MSC.Software公司與英國謝非爾德nCode國際公司(nCode
            International)緊密合作的基礎上發(fā)展起來的高級疲勞分析軟件,能夠很好預測于電子產品的結構、熱疲勞壽命。目前,絕大部分涉及疲勞分析的用戶都采用MSC.Fatigue軟件進行分析。圖9為波音公司使用MSC.Fatigue軟件對某電子器件進行焊接疲勞分析,圖10則為某電路板的焊點疲勞壽命分析。

 

            圖11 電路板焊點疲勞壽命分析
                6) MSC.Actran在電子行業(yè)振動噪音分析中的應用
            
            MSC.Actran是振動噪聲分析的專用工具,是集有限元與無限元于一體的聲學分析軟件??汕蠼饴曇舻妮椛?、衍射、散射、導向傳播、封閉聲場、吸收、隔音、傳輸、衰減等,聲源模型不僅包括經典的聲單極、雙極、點或離散載荷以及強迫運動等,也包括高級物理激勵模型,如紊流邊界層或散射聲場等。能夠很好的為雷達、電機、音響、耳機等各種機械電子產品的振動噪聲分析提供解決方案。圖11顯示了對揚聲器進行聲場分析的模型和結果。

   三、MSC.Software在電子行業(yè)中解決方案的發(fā)展與前景展望
                
           MSC.Software對電子行業(yè)不同領域的問題都提出了相應的解決方案,我們可以針對不同性質的問題,在產品群中選擇最為適當?shù)能浖M行分析。然而,科技在進步,人們對仿真分析也提出了越來越高的要求,人們已不僅僅需要“能夠”提供解決方案,而且要求能更有效、更便捷、更經濟地解決問題。針對這種需求,MSC.Software力求創(chuàng)新,努力尋求解決方案,而且卓有成效。例如:為了滿足仿真流程自動化、標準化的需求,MSC.Software推出了仿真流程的數(shù)據(jù)管理平臺—MSC.SimManager,有效地克服了“仿真信息孤島”,在集成CAX系統(tǒng)且內嵌行業(yè)標準和專家經驗的基礎上,形成支撐創(chuàng)新研發(fā)的知識庫;為了解決復雜的、交叉學科的問題,MSC.Software推出了新一代的企業(yè)級工程分析多學科仿真系統(tǒng)—MD
            NASTRAN,它集成了MSC.Software產品群中絕大部分軟件的所有優(yōu)勢功能,使得用戶使用單一的數(shù)據(jù)模型,就能完全解決工程內和跨工程學科的問題,包括分析鏈和多學科耦合問題,極大地減少了人為錯誤,極大地提高了工作效率,必將帶來明顯的經濟效益。
               
            我們相信,有著40多年有限元分析軟件的開發(fā)經驗,有著廣大的在軍工、電子及相關行業(yè)從事過多年仿真分析的高級專家的支持與指導,有著廣大用戶群的支持與幫助,MSC.Software在電子行業(yè)中,乃至在全行業(yè)的解決方案一定會變得越來越完美!

 

 

     

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