山衛科技於2021.10.01開始
正式獨家代理
比利時公司Open Engineering產品
OOFELIE::Multiphysics
Open Engineering成立於2001年，總部位於比利時列日市，專注於CAE工程軟體的開發與服務，特別是針對大型、複雜的工業多學科3D設計工作，提供最完善的分析平台，包含線性和非線性結構力學、振動聲學、壓電、熱傳、熱彈性、靜電學、電磁學等領域，以及能考慮強耦合的多物理場問題，例如結構與流體、力學、溫度、光學等耦合分析計算。
OOFELIE::Multiphysics是一套多學科3D模擬軟體，可以幫高效實現產品概念化設計、分析與最佳化等工程需求，大幅縮短耗時且昂貴的原型與測試週期。OOFELIE::Multiphysics的功能主要集中在三個領域:
- 傳感器與制動器，包括MEMS(微機電系統)。
- 光機系統包括MOEMS。
- 流固耦合(FSI)。
產品的主要特點包括:
- 高效便捷的用戶界面
- 有效處理超大型多物理場問題
- 輕鬆客制和集成用戶設計流程
- 整合、共享和增值您的專業知識產權
- 支持大多數主流CAD模型(Siemens NX、Pro/E、Solid works)，並允許模型在各種物理模擬領域進行重複使用，可大幅節省建模時間
- 完整集成強耦合多物理領域問題
OOFELIE::Multiphysics Suite 多物理套件由三個主要部份組成：
- OOFELIE::UI，美觀有質感圖形化用戶界面
- OOFELIE::Multiphysics Solver，多物理場求解器
- OOFELIE::ADX，探索設計空間和最佳化模型的解決方案
一、傳感器與制動器，包括MEMS(微機電系統):
♦ 通過設計模擬堅固的傳感器
OOFELIE::Multiphysics Solver 是一種 3D 強耦合多物理場有限元分析 (FEA) 解決方案，用於在開始耗時且昂貴的原型和測試循環之前對各種類型的系統進行建模、仿真、分析和優化。
根據設計，OOFELIE::Multiphysics 管理多個物理場及其耦合。其穩健而高效的模擬方法基於適當的離散化技術（FEM、BEM 等）的組合，這使您有機會使用相同的工程軟體工具但可從不同的角度分析您的設計:
✓ 電容效應 - 靜電耦合到力學
►加速規
►陀螺儀
►光學 MEMS（靜態驅動）
►射頻開關
✓ 壓阻率（電阻率隨機械應力的變化）
►壓力傳感器
►應變片
✓ 熱機械效應 - 溫度與力學耦合
►溫度傳感器
►熱電偶
►紅外傳感器（微測輻射熱計）
►振動傳感器
✓ 振動聲學 - 聲壓與力學相結合
►微型揚聲器
►麥克風
►聲納
✓ 壓電效應
►加速規
►陀螺儀
►光學 MEMS（諧振驅動）
►SAW (Surface acoustic wave) - 表面聲波
►BAW (Bulk acoustics wave)– 體聲波
►能量收集器（來自機械振動）
►聲納
✓ 磁效應（與力學結合）
►磁力驅動器
✓ 半導體效應 – Thomson, Seebeck & Peltier
►熱電發電機（基於溫度梯度的收集器）
►珀耳帖冷卻器
✓ FSI流固耦合
►熱管理（共軛傳熱）
►流量傳感器
具有西門子Simcenter 3D介面，可連接到西門子 MEMS 設計流程:
OOFELIE::Multiphysics Suite 與 SoftMEMS 的 MEMS Pro® 緊密相連，以連接到 Tanner MEMS 設計流程：
✓ 使用 SoftMEMS 的 MEMSPro® 導入模型
✓ 使用 Verilog-A 或 VHDL-AMS 交換將模型導出到 EDA 求解器
二、光機系統包括MOEMS:
OOFELIE::多物理場鏈接到西門子Simcenter 3D
OOFELIE::Multiphysics Solver 可由西門子的模擬環境 Simcenter 3D 運行。 該集成解決方案為航空、航天、國防、汽車、造船和消費電子市場中的各種傳感器、MEMS、微系統和光學設備產品提供強耦合多學科分析。
主要特點
| Highlights | Application Examples |
|
✓ 集成設計流程 ✓ 行業標准設計流程 ✓ 表面變形導出 ✓ GRIN：作為溫度函數的折射率梯度 ✓ 有源光學 ✓ 航空光學效果 ✓ 光學設備的工業多物理場設計 |
光學和多物理場聯合模擬分析： ✓ 激光器 ►光束均質器 ►鏡筒 ✓ 自適應光學 ►變形鏡 ✓ MOEMS ►掃描微鏡 ►雙層微鏡 ✓ 望遠鏡 ✓ 平視顯示器 ✓ 導彈搜尋器 |
其他應用:
機械相關
✓ 靜態和瞬態
►線性和非線性
✓ 模態
►Real與complex
►濕模態
✓ 諧波
✓ 隨機振動
✓ 強度評估
✓ 拓撲最佳化
►基於密度 (SIMP)
✓ 等向性和正交各向異性材料：
►粘性、粘彈性和結構阻尼
✓ 完美匹配層 (PML)
✓ 3D建模
✓ （定向）體積、膜、殼、桿、梁、集中質量單元
✓ 大位移和預應力
✓ 相同節點、接觸、完美/非完美機械粘合、剛體組件、平均值
✓ 特殊效果：
►科里奧利
►離心式
✓ 雙向耦合：
►熱場
►電場
✓ 單向光學耦合
熱相關:
✓ 靜態（穩態）和瞬態
►線性和非線性
✓ 拓撲最佳化
►基於密度 (SIMP)
✓ 3D建模
✓ 相同節點、完美/非完美熱粘合、熱接觸導納
✓ 3D 相互輻射（射線追踪）
✓ 軌道模型
✓ 雙向耦合
►機械領域
►電場
電相關:
✓ 靜態和瞬態；
►線性和非線性
✓ 有限元/邊界元耦合
✓ 介電材料
✓ 相同節點
✓ 完美/不完美的電膠
✓ RLC，電偶極子元件
✓ 雙向耦合
►機械領域
►熱場
流相關:
✓ 靜態和瞬態
►線性
►非線性
✓ 任何氣體或液體材料（牛頓流體）
✓ 3D、2D 平面和軸對稱建模
✓ 對稱平面
✓ 不可壓縮和Boussinesq定律
✓ 邊界條件
►入口處的速度和溫度
►出口壓力
✓ 邊界條件
►防滑流
►壁面的表面熱通量或溫度
✓ 與機械和熱場的雙向耦合
拓撲最佳化相關:
✓ 物理
►機械的
►熱的
✓ 靜態分析
✓ 帶有 MMA 優化器的基於梯度的方法
✓ 基於密度的方法
✓ 用於敏感性計算的伴隨變量法
✓ 高級 SIMP 法則
✓ 有或沒有空隙的多材料
✓ 製造約束：
►最小成員數
►懸垂
✓ 過濾器：
►敏感性
►密度
✓ 各種目標和約束函數
►體積（總或在特定材料上）
►總質量
►機械合規性
►熱合規性
►點上的位移
►點旋轉
►點上的溫度
►特徵頻率
✓ 模型中的不確定性量化
►載荷定義
►材料特性規格
在 OOFELIE::Multipysics 中可以支援以下耦合:
Thermo-Mechanics (熱力學):
✓ 靜態和瞬態
►線性和非線性
✓ 複模態和諧波
✓ 3D建模
✓ 熱彈性各向異性和各向異性材料
✓ 熱彈性阻尼效應
✓ 材料特性的熱相關性
✓ 雙向電場耦合
✓ 單向光學耦合
Opto-Thermo-Mechanics (光熱力學):
✓ 可與 Zemax 的 OpticStudio 耦合
通過記憶體對話框自動交換數據
✓ 表面變形描述：
Zernike 標准或邊緣多項式、點網格、所有孔徑類型
✓ 剛體運動識別和單獨導出到 Zemax 的 OpticStudio 的能力
✓ 熱光效應：
►考慮作為溫度函數的折射率變化。
✓ 透鏡內折射率梯度的計算和可視化。
✓ 自動導出到 Zemax 的 OpticStudio
Coupled Electrostatics-Mechanics (耦合靜電力學):
✓ 有限元/邊界元耦合
✓ 網格變形
✓ BEM 的快速多極方法
✓ 預應力
✓ 吸合電壓計算
Piezoelectrics (壓電):
✓ 靜態和瞬態
►線性和非線性
✓ 模態和諧波
✓ 壓電材料：
►六角C6
►三角D3
►三斜C1
✓ 完美匹配層 (PML)
✓ （定向）體積、膜、殼
✓ 雙向熱耦合
✓ 單向光學耦合
三、流固耦合(FSI):
雙向強耦合:
基於強耦合方法，允許我們在每個時間步驗證所有物理模型的方程。多物理場現象的強耦合揭示了比連續模擬更多的信息，在模擬多不穩定環境下，同時確保快速收斂和解決方案的穩定性。雙求解器交錯一起使用，以確保為每個領域提供最有效的方法。
主要特點
| Highlights | Application Examples |
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✓ 雙向強耦合：在每個時間步長計算時，確保流體和固體之間的平衡 ✓ 穩態和非穩態計算。2D 和 3D 功能 ✓ 界面處的非共形網格：可以實現更精細的流體域分辨率 ✓ 結構：線性和非線性分析。彈性和熱彈性計算 ✓ 腳本能力 |
✓ 機翼顫動或抖動 ✓ 風電葉片變形 ✓ 油箱晃動 ✓ 高超音速火箭噴管中的 FSI ✓ 導彈亞音速機翼振盪 ✓ 熱變形 |
四、小型衛星
Digital Twin (數位雙胞胎):
Allied Market Research 表示，到 2027 年，小型 CubeSat 太空衛星的全球市場預計將達到 4.913 億美元，每年增長 15% 以上。
CubeSat 是一個立方體形狀的小衛星，尺寸為 10x10x10 cm3 - 大約是流行的魔方(Rubik’s cube)的尺寸，重約 1 公斤。 CubeSat 可用作單個單元 (1 U) 或以多個單元或 U 的集群形式使用（1U、2U、3U、6U 和 12U 等）。
越來越多的微型衛星覆蓋的任務增加了對數值模擬的需求。
創建適合 FEA 的 3D 模型(From IGS to 3D solid):
很多時候，提供的 CAD 模型不適用於 CAE，因為它由一組表面（而不是 3D 實體）組成，並且包含與想要從數位模型中獲得的見解類型無關的細節。我們的模擬工作流程可以輕鬆刪除不必要的細節並構建3D實體模型。
多物理模擬
結構設計:
在發射過程中，衛星接受靜態和動態加載。使用 OOFELIE::Multiphysics 求解器可以考慮：模態分析和隨機振動 (PSD) 分析。
熱傳設計:
OOFELIE::Multiphysics 求解器還允許評估在地球軌道運行期間熱載荷的影響，並可以在同一解決方案中評估熱應力對機械響應的影響。
整體方法:
OOFELIE::Multiphysics求解器可以讓您獲得更多關於您的設計的全局或局部洞察，以及電磁學、柔性機構、傳感器領域的額外模擬功能......
在下面的影片中，展示了 Cubesat 內部溫度分佈的變化。溫度隨其在軌道上的位置而變化。深空、地球反照率和微衛星內部電氣設備產生的熱量都被考慮在內。
五、多材料多物理場拓撲最佳化
綠色協議旨在到2050年使歐洲成為第一個氣候中和的大陸。因此，汽車和航空航天工業等在減排方面面臨著重要挑戰。對於工程師來說，多材料設計和拓撲最佳化構成了輕量化經典組件和裝配結構的現代方法。
因此，可以使用 OOFELIE::Multiphysics求解器，輕鬆分析由拓撲最佳化策略生成的設計。
OOFELIE::Multiphysics 求解器包括基於多材料密度的拓撲最佳化功能，用於：
機械（輕量化，增加剛度）
散熱（最大限度地散熱）
聲學（頻率限制、ERP最小化）
柔性機構（通過柔性機構的彈性變形獲得力或運動的傳遞）
多物理場拓撲最佳化:
基於我們的多模型技術，多個物理場可以在一個模擬過程中組合在一起。典型的多物理場拓撲最佳化可以考慮如：
✓ 機械和熱模型
✓ 機械和聲學模型
3D列印:
增材製造(AM)和3D列印提供了生產通過拓撲最佳化生成設計的靈活性。
OOFELIE::Multiphysics管理AM約束並提供平滑功能以導出STL格式的計算解決方案。因此簡化了與 3D 列印機的相互操作性。
