SafeDesign:连接仿真与测试 对标的桥梁

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断裂失效是大多数机械产品的失效形式。据统计，80%以上的工程机械产品失效都是与静力或疲劳失效相关的断裂失效，因此，定性和定量地把握产品的安全性能是企业产品研发的重点。测试与仿真虽然是目前产品研发中的两种主要手段，但由于这两种主要方法的特点和局限性，使得它们各行其道，无法相互促进。

一、基于物理样机的测试技术

通过基于物理样机的测试技术，测试结果相对准确，但该方法需要花费大量的时间和成本来进行测试前的准备工作，并且测试精度受到多种因素的影响，如测试位置、应变片方向和温度等。针对一款产品的测试验证，往往需要打造多个物理样机，进行多轮测试。因此，测试成本高和测试周期长是影响产品研发成本和效率的客观因素。

“测点的选择和布置对能否正确了解结构的受力情况和实现正确的测量影响很大，因此需要将有限数量的应变片以最佳的方向粘贴在最合适的位置，以达到真实反映结构受力状态的目的。”美国Wolf Star公司CEO，美国哈雷前总工程师Timothy G.Hunter表示。

二、基于虚拟样机的仿真技术

在完成产品设计后，基于虚拟样机进行仿真验证，当发现问题后，能够快速更改设计，同时对更改后的设计重新进行验证，几乎可实现设计与虚拟验证的同步。但是仿真模型的合理性和分析结果的精度是仿真分析成败的关键。如果对仿真结果没有进行合理的对标，那么仿真的结果可能会误导产品研发。

因此，对测试而言，需要通过优化测试方案，进一步提高测试精度，减少测试次数，降低测试成本。对仿真而言，需要建立经过对标的正确仿真模型，以进一步提高仿真精度，更好地预测产品性能。

安世亚太和博览达基于20多年的仿真经验，合作开发了集成于WorkBench的仿真模型对标物理样机测试的桥梁——SafeDesign。

SafeDesign充分遵循虚拟样机仿真和物理样机测试的固有特点，充分连接仿真和测试，使两者高度融合，从而使两者相互修正，相互指导。SafeDesign/HotSpot首先基于有限元仿真的仿真结果，给出产品最危险的若干个热区信息，据此快速制定工程的测试方案，以确定合理的测试位置及其贴片方向。根据HotSpot给出的测试位置和方向，通过物理样机测试得到热区的应变结果，并将仿真的应变结果与测试结果进行对标，从而对仿真模型进行验证，并进一步优化，保证后续仿真结果的精度。

三、SafeDesign 的特点

能够快速定位产品在相应载荷作用下的关键位置，并能帮助确定测试方案，包括应变片位置和应变片方向等。

发挥仿真快速和测试准确的优势，Hotspot使得测试更有针对性，结果更精确，仿真结果对标测试结果后也更有指导价值。

能够基于精确的有限元结果和变化的载荷，进行疲劳寿命评估，进一步提升产品的可靠性。

完全集成WorkBench界面，操作风格及界面与之一致，易学易用。

四、SafeDesign 三大关键技术

1、复杂结构热区定位技术

SafeDesign可以根据设置的候选区域及热区数量，快速确定热区位置，并规划应变片位置。

2、先进的自由表面贴片技术

SafeDesign可以在复杂曲面上快速进行贴片并转换，从而实现仿真结果与单轴测试数据的一致化。

3、最损伤载荷方向的专利搜索技术

SafeDesign可以判断最大损伤位置及相应载荷方向，确定应变片位置和方向。

五、SafeDesign 的价值

快速形成高质量的测试方案，获得高精度的测试结果。

通过与测试的对标，保证仿真模型的合理性，实现优化设计，使仿真驱动产品研发成为可能。

基于验证的仿真模型所做的仿真分析，可以有效减少复杂的物理样机测试次数，提升产品研发效率，降低研发成本。

使仿真数据和试验数据高度融合，获得更完整的性能响应空间，获得试验无法获得的数据。

基于验证的仿真模型，可建立企业的仿真规范，形成企业的核心资产。

仿真软件生态的构建思路已经在仿真软件开发的探讨中开始清晰，“开放共赢，携手并进”将会是未来仿真软件发展的必经之路。安世亚太作为仿真软件领域的先驱者，长期以来致力于构建健康、高效的软件生态，保障用户体验，提升开发效率，为制造业的蓬勃发展增砖添瓦。