如果能够把握机会、消除错误和研究许多不同的途径，那么就能获得更好的设计成果。如果设计师和工程师能够自由地研究许多不同的设计方案，那么就会产生创新成果。只有在研究了所有这些不同的方向后，清晰的创新路径才会浮现。尽管如此，生产排程、预算和发货日期常常阻碍着研究许多设计方案的能力发挥。 毕竟，在当今激烈竞争且越来越全球化的市场中，产品上市速度依然是最为重要的。分析和模拟工具能够在不牺牲至关重要的产品上市速度的情况下让设计师实现创新，因为这些工具可让他们以数字化方式测试设计方案，以便在设计过程的早期就深入了解重要的技术细节，从而确保设计方案的质量和性能。在竞争压力的影响下，各行各业中有越来越多的公司将工程模拟工具作为战略性的工具加以采用，以推动创新和降低开发成本。 有效和准确地使用模拟软件可以帮助工程师预测产品性能、深入了解细节、减轻故障风险、降低生产成本、减少原料使用量以及降低设计余量。模拟过程不仅能帮助生产出更好和更高质量的产品，而且还能降低由于产品故障引起的保修成本。模拟工具有多种不同类型，而设计工程师最常用的类型是有限元分析 (FEA)、计算流体动力学 (CFD) 和多物理场软件。FEA 软件能让工程师向模型的几何形状施加承载载荷、压力和扭矩，从而了解零件之间的作用力和应力影响。 CFD 软件能让设计师研究传导、对流和辐射热传递现象，以更好地了解温度变化对零件和组件的影响。多物理场模拟是传统 FEA 的分支，此类软件能让工程师和设计师创建其设计方案的虚拟原型，这些原型在真实的多物理场环境下运行，或在多种类型的耦合物理场交互的环境下运行。多物理场模拟工具模拟单一环境中结构力学、热传递、流体流动和电磁学之间的相互作用，因此，它是进行机电一体化设计的理想之选。 并不只是面向专家 模拟工具以前仅由白领打扮的“专家”使用，因此，很难将分析结果反馈到设计循环中。分析师与工程师之间的协作通常很复杂，原因是他们具有不同的领域知识和专业技能，而且使用不同的语言。分析师从材料特性、载荷状况、应力和应变的角度来思考问题。而训练有素的工程师并不熟悉非线性力学、断裂、蠕变、屈服和相变（它们对 FEA 都很重要）的细节。 CAD 集成 供应商通过将其工具与 CAD 软件紧密集成、改善用户界面和使用工程师常用的术语，努力开发出可供设计工程师使用的模拟工具。工程师可以直接从 CAD 软件中导入 CAD 模型，以便测试强度、演示动作以及研究产品周围和内部的流体动力和热流动。 预测意外之事 模拟工具能让工程师优化产品性能，并将产品设计为不会受到参数变动的影响，参数包括材料特性、尺寸和环境状况，甚至包括意外的客户用途等。通过考虑任何潜在问题或意外的用途变化问题，并以数字化方式优化产品，工程师就能确保产品性能达到最佳。 更好的网格化 网格化是指将计算机模型分解为适合进行计算机模拟的小块，它对于获得准确的结果至关重要。网格越密，解决方案将越准确。但是，分析大型的模型是一项需要进行非常密集的计算的任务，因此，通过删除特征等方法来简化几何形状已成为处理此问题的行业标准方法。现在，模拟工具至少能部分自动执行网格化，从而大大简化了准备几何数据以便执行分析的过程。 转向直接建模 使用基于参数历史记录的传统 CAD 工具创建的模型可能难以用于模拟工具。直接建模工具可让用户更轻松地将模拟加入到设计过程中，因为用户可以直接编辑几何形状，而无需考虑其历史记录。直接建模工具还能让用户更轻松地删除模型中的特征，以便为模拟过程准备模型。 实时结果 就在不久之前，分析师仍要创建模拟任务，然后下班回家，第二天回来才能看到结果。由于有了功能更强大、费用更低廉的工作站和更先进的模拟软件代码，这些日子一去不返了。如今，市场上有许多实时执行模拟的产品，因此，工程师能够即时获得“假设性”问题的答案。 |
