探访法国ESI——从ESI看仿真技术的演化趋势

    ESI眼中的CAE技术发展及趋势

    Christopher 先生曾于1968年参与NASTRAN系统的开发工作（Christopher先生曾就职于MSC公司），是仿真届的元老级人物。他为考察团成员从CAE技术发展的角度分析CAE未来的发展趋势，令人印象深刻。

    1986年，ESI公司完成了全球第一个基于有限元的汽车碰撞测试，单元数为5555个。到2015年，ESI实现了2000万单元的碰撞仿真系统并获得大奖。在这几十年间，单元数增长了3600倍，系统也从仿真工具进化到虚拟样机，但其结果仍然不够真实。Christopher 先生说：“我们认识到单纯的增加单元数量已没有太大的帮助，更多的物理效果才是增加真实度的办法。部件的材料、工艺信息非常重要，这样才能进行准确的碰撞仿真。“现在ESI的沉浸式虚拟工程平台连接了需求、设计仿真、零件设计、工艺设计、子系统零件验证、系统验证、发布、运营等各个阶段及其团队，可以对锻压、冲压、连接、焊接、铆接等工艺过程进行仿真和验证，由此得到与真实产品非常接近的结果。

ESI沉浸式虚拟工程平台在欧洲Optemus项目中的应用

    从CAE技术发展历程来看，第一个阶段是CAE/PLM技术，主要是产品设计和分析验证。之后出现了虚拟样机，涵盖了从产品设计到产品制造的全过程，用虚拟样机代替物理样机进行研发、测试。但此时仿真还停留在产品交付之前，仍没有涵盖产品的全生命周期。仿真技术的下一个阶段需要在虚拟样机中考虑传感器、物联网等技术，要加入对运行数据的分析、仿真，在设计的时候就可以对交付后的运行状态进行仿真，从而对产品进行持续的改进。

CAE技术发展趋势

    Christopher 先生为考察团举了一个案例。Edf（法国的电力公司）分布在各地的风电设备上常会出现叶片断裂或者轴断裂的事故，通过与ESI合作对风电设备的运行进行仿真， ESI采集设备的运行数据，通过机器学习和大数据分析的方式获得数据模型，将之加入到虚拟样机之中，建立起设备的Hybrid Twin，Hybrid Twin包含了生命周期的相关数据，可以预测产品什么时候出现问题。Hybrid Twin还可以帮企业即时改进产品。比如之前的配件出现问题，可以换上改进后的配件，从而使产品更加有效。

Hybrid Twin案例

    摩尔定律失效？

    Jean-Christophe Allain（ESI Virtual Prototyping Specialist and BD，ESI首席科学家）先生的演讲另辟蹊径，将CAE的发展历程与摩尔定律联系到了一起。1984年大众邀请ESI前任首席科学家设计程序进行POLO汽车的碰撞仿真，1986年建立了第一个车身的有限元模型，有5555个单元，完成了世界上第一个汽车碰撞仿真实验。10年之后，ESI模拟一辆法国高铁TGV火车的碰撞，有485,000个单元，是polo的87.3倍，单元数增长符合摩尔定律。到了2004年完成两辆POLO车的碰撞实验，达到了9,000,000个单元，相当于96年TGV的18.6倍，第一辆POLO的1620倍，摩尔定律再次体现了仿真的发展。到了2013年，DACIA LODGY的碰撞实验达到20,000,000单元，单元数的增长再次满足摩尔定律的要求。

1986年第一个汽车碰撞仿真模型