一文读懂 | 概念结构设计MODSIM的快速从何而来
摘要：概念结构设计MODSIM快速开发方案是基于3DEXPERIENCE平台单一数据源、实时多专业协同平台，并为传统CATIA建模附加全新柔性快速建模技术。MODSIM快速开发方案中，采用CATIA原生概念建模仿真一体化模型，实现一模两用，快速建模与变更、多学科快速验证与自动优化，帮助客户快速决策最终概念设计方案，从人工密集型向自动化/智能化转变，在概念设计阶段实现降本增效和多学科性能提升。
钛闻软件作为达索系统重要合作伙伴之一，助力用户完成MODSIM快速开发方案的落地与实施，引入最佳实践，让3DEXPERIENCE平台发挥出相应价值。
概念结构设计MODSIM快速开发方案
MODSIM快速开发方案将CAD和CAE数据整合在一起，使任何变更都能立即反映在共享模型的几何结构和网格中。所有相关人员都能看到他们的想法将如何影响车辆的关键性能指标，并尽早确定最佳的权衡方案。自动化流程还能处理那些重复且耗时的任务，从而让设计、建模和模拟专家能够专注于他们最擅长的工作。这使他们能够更快地创新，并测试更多的想法，以确定最适合开发的方案。
在3DEXPERIENCE平台中，概念结构设计MODSIM，对应模块为概念结构工程师（BSO），可以实现快速修改概念形状/布局，自动生成网格连接，实现设计与仿真闭环协作。仿真建模除了线性分析工况的建模，也支持隐式非线性、显式非线性和疲劳分析。参数化CAD模型，通过模块化（Module）功能实现重用，通过映射（Mapping）功能灵活适配参数化CAD模型的变形（如图1）。支持将材料、板厚、焊接信息嵌入几何中，实现自动网格生成。支持材料参数校准和多目标设计优化。
图1：3DE概念设计MODSIM技术架构
MODSIM概念结构快速开发方案的优势
10倍以上概念验证效率加速，缩短研发周期；
更多的方案迭代数量，助力设计准确率；
概念阶段早期介入，减少后期设计变更，降低开发成本；
大量的结构方案迭代，充分优化，找到性能与重量之间的最佳平衡；
一模两用（如图2）：三维概念模型与多学科仿真模型同步生成。
图2：3DE概念设计MODSIM一般应用流程
MODSIM快速开发方案
是如何实现快速反应的呢
主要基于以下两个部分（如图3）：
通过不同拓扑结构在多方案中的组合；
全参数化建模。
图3：方案中快速的实现方式
概念设计场景 — 车身概念开发示例
全参数化概念模型快速搭建
MODSIM快速开发方案支持设计师根据创新需求，自定义灵活的几何与结构参数，这是概念设计创新的核心。比如新能源汽车轴距的调整、挖掘机臂的长度优化、电池包横梁的布局变更，设计师可通过拖拽、数值输入等方式，定义骨架坐标、梁长度 / 角度、板厚、开孔位置等几何参数，以及连接方式、网格尺寸等结构参数。
更重要的是，MODSIM快速开发方案中所有参数并非孤立存在，而是通过参数公式、变量组实现强关联，比如修改轴距参数，电池包模块数量、车身骨架长度会自动同步更新，真正实现 “一改全改” 的参数驱动（如图4）。
图4：MODSIM快速开发方案高效概念设计场景
MODSIM快速开发方案
全参数化建模可以实现
快速且直观的几何建模；
属性直接在几何层面进行设定；
通过映射函数实现几何对象之间的关联；
自动网格划分，应用到已准备好的仿真场景中，无需进行预处理操作。
多学科性能与轻量化快速方案迭代
MODSIM快速开发方案最核心的优势：建模与仿真的无缝衔接，参数变更的实时同步。在MODSIM快速开发方案的工作流中，CAD 设计参数与 CAE 仿真参数共享单一数据源，任何参数修改（如调整板厚、更换材料、变更连接方式），都会瞬间同步至几何模型、有限元网格、仿真载荷边界，无需跨软件切换、无需重复前处理。
同时，MODSIM快速开发方案深度依托 3DEXPERIENCE 平台的拓扑结构库、截面库、连接库，设计师在搭建概念模型时，可直接调用这些标准化参数，无需重复定义，既保证了参数的准确性，又大幅提升了建模效率，实现工程知识复用（如图5）。
图5： MODSIM快速开发方案高效概念设计场景
MODSIM快速开发方案
基于模块化架构的组件替代方案
参数和备选方案可以相互组合，从而生成多种不同的变体；
参数可以基于知识工程进行调用；
也可以手动拖拽，形成新造型。
MODSIM快速开发方案可以实现
几何模型、有限元模型与模拟之间的无缝连接；
快速得到仿真模型。
概念结构设计MODSIM快速开发方案
让概念设计成为创新加速器
概念结构设计MODSIM快速开发方案带来的远不止参数的清晰定义，更是依托 3DEXPERIENCE 平台的 MODSIM架构，打造了参数驱动建模、设仿无缝闭环、多方案快速生成、仿真驱动决策的产品前期概念结构开发全流程。将传统设计中 “线性、碎片化” 的工作流，转化为 “循环、一体化” 的创新流，让几何创建时间减少 90%，概念评估时间大幅压缩，能在概念阶段探索更多创新方案，同时将设计变更成本降到最低。
张立林
钛闻软件
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在结构耐久性、优化设计、疲劳仿真、多体动力学及其多物理场耦合解决方案的实施等方面有丰富经验。
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