VV技术工程应用及企业仿真规范建设

1、正向研发的核心技术-OUTLINE提纲V&V技术应用背景、现状及难点安怀信解决方案V&V技术工程应用解决方案企业仿真规范建设服务动力学V&V实施案例企业价值V&V技术应用背景、现状及难点仿真模型验证和确认（V&V）的背景企业研发引入ALD分析驱动设计流程设计改变成本设计改变的成本每个问题的成本倍数1 X10 X100 X1000 X2000+ X大规模 生产概念设计详细设计样机制造评估小规模 生产研发阶段解决问题的数量研发阶段传统设计流程：设计，样机，试验设计改变成本数字化工程设计改变成本ALD仿真驱动设计响应市场 需求现状作为一个CAE工程师，当领导询问，能否以当前的计算结果去做产品设计优化

2、改进决策时，敢拍着胸脯说可以吗？作为产品设计或仿真部门负责人，当CAE工程师告诉您，结构可靠且有足够的安全系数，您有没有默默的再加点安全系数呢？作为企业技术总工，当一份试验报告和一份仿真报告呈现在您的面前，您更相信谁呢？作为企业老板，当您花了大量的金钱（几百万人民币）用于购买大量的仿真软件，而仿真计算结果只能参 考而不能直接用于产品性能预测，降低试验成本，那我们当时购买仿真软件的初衷又在哪呢？问题在哪呢？精度仿真建 模方式仿真人 员建模过 程有限元 理论假 设时间越来越 短的研 发周期快速定 位故障 点响应时 间的要 求仿真精确仿真在正向研发流程中，通过精确的仿真可以校核和优化设计，同时节省大

3、量昂 贵而漫长的物理样机和试验过程，但目前的传统仿真并不能实现这个目标！传统仿真仿真的价值精确的仿真仿真置信度评估仿真置信度提升设计校核 和设计优化物理试验的 替代和补充企业形成性能 虚拟样机知识库安怀信解决方案V&V技术工程应用解决方案 企业仿真规范建设服务V&V仿真验证和确认的定义ASME和NAFEMS对V&V的标准定义：-V&V（Verification & Validation） 是利用试验数据，对仿真模型进行验证 和确认的过程，目的是为用户建立起准 确的仿真模型库代码验证量化比较修正概 念模型 或试验试验Experimental Data 试验结果不确定性 量化Experimenta

4、l Outcomes试验输出执行Experiment Design 试验设计物理建模Physical Model 物理样机否可接受标准满足？是Next Reality of Interest 下一个相关的真实物理执行 Computational Model有限元模型计算Simulation Results 仿真结果不确定性 量化Simulation Outcomes 仿真输出分析建模 Mathematical Model分析模型Reality of Interest 真实物理（部件，装配体，系统）抽象简化Conceptual Model 概念模型计算验证确认预先计算V&V标准1998年，美国航

5、空航天学会AIAA发布第一个流体CFD V&V标准2006、2009、2012，美国机械工程师协会ASME分别对流体力学、 传热学及固体力学进行了更新及完善。安怀信跟踪V&V技术发展2018年，作为智能研发代表性软件企业，获得北京市中关 村发展集团B轮融资2017年，SimV&Ver系列产品开发扩展至动力学、数学模型、流体CFD、 EM电磁验模等多学科领域，成为世界上唯一一个完整V&V仿真 验证解决方案。同年被邀请为ASME会议V&V分会场主席2015年，安怀信仿真验模工具品牌SimV&Ver 注册完成首个产品static静力学验模工具开发完成，并交付航天一院客户2012年，安怀信公司正式成立

6、2010年，先后签署玉柴机器、柳工、上海港机等一系列国内首批正向研发咨询合同2005年，核心团队与美国ITI公司合作，最早在中国推广CPPD正向研发流程服务CAD建模物理结构有限元建模有限元分析 模态参数提取试验设计EMA/OMA试验模态参数提取仿真和试验的相关性分析仿真参数灵敏度分析 仿真模型修正模型确认复杂结构层级金字塔分解解决方案软件介绍建立了仿 真与试验 之间的关 系，量化 仿真误差对仿真模 型进行模 型修正， 获得高精 度仿真模 型，从而 精确预测 系统性能基于ASME V&V技术开 发的动力 学模型验证与确对认建模过工具程进行验 证研究， 保证了建 模的正确性动力学V&V实施案例航

7、天某所电子设备模型修正及仿真规范建设某基地风洞支撑机构模型修正案例航空某所燃油泵模型修正案例1.航天某所电子设备模型：背景发射及在轨过程中承受复杂的力学环境，包括振 动及冲击载荷，导致PCB板弯曲变形、焊点失效仿真建模中接触及联接属性（如PCB材料）无法完 整定义，仿真结果无法准确预测无法充分利用试验数据进行仿真验证，难以支撑 进行结构的设计改进及优化企业缺乏完整的仿真建模规范，对仿真结果没有 信心材料属性难以精确定义覆铜板是由增强材料浸以树脂胶液，制成浸胶料（半固 化片），单面或双面覆以铜箔，经热压而成的板料。铺层trace对模态参数的影响未知 元器件建模及参数未知电连接器联接及等效参数未知

8、电连接器构成复杂，对材料属性无法准确获知 插针与PCB之间的联接无法准确定义电连接器对接状态时其结合面之间的联接参 数定义结合（接触）面建模方式及参数难以确定螺钉建模方式及参数网格类型及尺寸依靠经验确定，无法精确 定义系统建模时大量级网格数量造成的资源浪 费1.航天某所电子设备模型：难点1.航天某所电子设备模型：修正结果电连接器 组件底板+支撑板（螺钉联接）总装配体对结构进行误 差评估及模型 修正后，修正 后仿真模型精 度可提升至5% 以内的误差， 同时形成一整 套建模规范， 积累了企业知 识。1.航天某所电子设备模型：成果文件及价值建立电子设备仿真规范（企标）精确定义了通用印制电路板材料属性

9、积累了3种电连接器属性的定义，并提供了 解决方法解决了结合面刚度、螺钉联接、插槽接触、电 连接器对插等技术难点提升了仿真精度，建立仿真信心（未知精度提升 到5-10%误差）技术开发成果电子设备的 仿真模型电子设备的 试验模型及 结果文件技术总结报告电子设备模 型修正报告电子设备仿 真建模规范电子设备模 态试验规范2.某基地风洞支撑结构模型：背景本研究基于xxx模型支撑系统缩比样机，按照仿真、 试验、修正和验证四个阶段开展研究，并通过试验确认 修正成果。研究目的总结为：对缩比样机所包含的边界条件，包括接触，摩 擦，联接等，进行有限元模型确认研究；以模态试验数据为基准，验证和修正仿真模型；总结非线

10、性边界的建模和修正原则，对结构优 化设计等大型复杂结构部件的动力学建模分析提供指导。缩比 样机仿真试验验证修正XXX模型支 撑系统2.某基地风洞支撑结构模型：难点网格类型及尺寸依靠经验确定，无法精 确定义螺栓建模方式及参数安装框架固定在底板上，底板通过膨胀 螺栓固定在地面上，因此地面的支撑建 模方式及参数未知关节轴承是球面滑动轴承，可以在任意 角度旋转摆动，因此其建模方式及参数 难以确定轴承系统建模方式不确定，无法精确定 义各向支撑刚度系数，导致仿真建模参 数的不确定弯刀结构两侧由滚轮对夹约束，碟簧刚 度系数与实际使用工况状态不一致圆弧滚轮与导轨之间的接触建模，通过 对比多种建模方式确定快速有

11、效的途径直线滚轮与导轨之间的接触建模模态修正-响应确认-真实样机预测时域对比图频域对比图红色试验值黑色仿真值整机模态修正数据频率误差MAC矩阵响应验证真实样机预测（涉密）2.某基地风洞支撑结构模型：价值建立了风洞支撑结构仿真规范对真实样机的产品性能进行了预 测，为设计改进提供了依据解决了非线性因素（摩擦）、刚 性支撑、导轨等联接建模的难题提升仿真精度，建立仿真信心（未知精度提升到5-10%误差）3.航空某所燃油泵：背景安装支耳在随机振动试验后出现裂纹在之前的仿真预测中，振动疲劳评估是通过的产品交货时间紧张，必须快速定位故障并进行改 进优化企业对仿真结果没有信心，缺乏完整的仿真建模 规范3.航空

12、某所燃油泵：难点燃油泵模型难点几何特征小且复杂，难以进行几何清理结合（接触）面积较大，无法精确定义其接 触刚度铸造工艺产生的部分特征改变了动力学特性更加关注的是管道中有燃油的工况下，其动 力学特性，即湿模态模态湿模态整机模态湿模态预测（涉密）频率误差MAC矩阵3.航空某所燃油泵：价值提升仿真精度，建立仿真规范快速进行故障定位，响应设计优化要求基于湿模态的计算及试验结果，理解了泵体内部燃油对 动力学性能的影响，提升了仿真预测能力更加明确了铸造工艺对产品性能的影响，提升了设计能力企业仿真规范创建全过程、全方位服务体系产品模型性能 层级分解服务（仿真层级 &试验层级 ）系统级分系统 1分系统 2物理1物理2物理3产品性能层级分解目标产品试验设计服务/试验外包试验数据管理TDM物理试验仿真验证与确认 V&V软件+服务精确仿真仿真建模服务仿真规范企业仿真规范创建服务自动化仿真模板仿真自动化模板 定制服务仿真驱动的 设计优化系统仿真驱动设计优化 系统开发及定制企业性能虚拟样机库 及管理系统创建企业性能 虚拟样机库虚拟试验虚拟试验系统 开发+定制企业仿真规范创建服务背景：仿真规范是企业研发知识的最终展现，仿真 规范的水平决定了企业研发能力的水品目的：仿真规范的建立规范了企业建立仿真模型的工况类型、建模原则和评价