行业分享丨如何实现快速仿真和创新设计，颠覆式加速产品研发？

仿真驱动设计

在工业领域，先进的理念与技术通常互相牵引，共同促进流程变革进而提效。

传统设计流程中，设计工程师和仿真工程师处于流程的上下游。一般是设计工程师完成工作后，仿真工程师才着手开展验证工作。如此一来，便引发了两种情况：第一种，设计工程师初期设计了大量概念方案，全部需要仿真工程师验证，这中间消耗了大量排队等待的时间；其二，设计工程师根据自己的经验完成了设计，交付给仿真工程师的产品已然定型，此时再做仿真，效果十分有限。

面对这些问题，Altair 提出在概念设计阶段便把仿真纳入研发流程之中。在设计起始阶段，设计工程师借助仿真技术拟定或者筛选出相对合理的方案，随后仿真工程师着重针对这些优选方案展开详尽的性能评估工作。按照这样的思路对工作流程重构，能够为两个部门节省大量沟通成本，同时削减在反复验证环节所耗费的时间成本。

但这条技术路线仍然面临着挑战，专业的工程仿真工具操作复杂且需要大量理论基础。为了使设计工程师也能运用仿真技术，Altair 将复杂的理论和操作隐于后台，打造了设计工程师专属工具，让“以仿真驱动设计”成为可能。这一调整，加持了整个设计流程的正向设计能力，对每一环节都产生了积极的影响。

01、仿真驱动设计：优化技术激发设计工程师的创造力

想象一下，如果设计师设计一座桥梁，他会将其设计成什么样子？其实即使不是专业工程师的我们，也能大概想象到一座桥梁的基本形状，这就是因为看过大量的桥而累积出的 “工程经验”。但是，当结构越来越复杂，即便是专业工程师，也很难凭借工程经验来完成所有设计，有可能为了结构稳定性而使用了过量的材料，或是在概念方案寻优上花费了许多时间。

在仿真领域有一项名为拓扑优化的技术，它是在给定的设计空间、载荷条件和约束条件下，通过数学算法寻找结构最优分布的方法。通过拓扑优化获得的结果，既能满足特定的性能目标，又是材料最省的结构形式。Altair 基于这种技术，为设计工程师专门开发了一个名为 Altair^® Inspire^® 的简洁的工作环境。

通过拓扑优化，在给定设计空间中获得最优结构

在 Inspire 中，设计工程师只需创建一个“设计空间”，通过设置加载和约束条件，就能迅速生成最优结构方案。设计师随后还可以在此基础上，发挥创造力，设计出令人惊叹的产品。

空客全资子公司 APWorks 基于拓扑优化技术设计的第一辆 3D 打印摩托车

这种设计方法如果叠加 3D 打印这样的先进制造技术，便可直接制造出质量轻、性能好的产品。如下图所示，在严酷的太空环境中，利用拓扑优化+3D 打印方法制造出的卫星天线支架也完全能满足要求。

欧洲航空航天领先设备供应商 RUAG Space 利用拓扑优化设计的卫星天线支架

由此可见，仿真前置可促进正向设计，给予设计工程师更可靠的设计基础和更广阔的创作空间。

02、设计仿真一体化：无网格技术推动设计流程重构

如前所说，在仿真工作中，大量时间耗费在前端网格划分上，Altair 因此推出前处理工具 Altair^® HyperMesh^®。但是，Altair 并未就此止步不前，近年来推出无网格工具 SimSolid 颇有“自我革命”的态度，因为 Altair 意识到，快速仿真的作用不仅仅是加速仿真这个单一环节，而是对整个设计流程进行重构，使全流程综合提效。

通过无网格快速仿真，加速设计流程

无网格技术顾名思义，就是工程师不需要划网格，直接将整个实体导入软件，即可进行仿真计算。以往设计工程师的所有设计方案都需要仿真工程师来验证，当使用了这种技术，设计工程师就能初步判断众多方案的合理性，而后再将符合性能要求的方案推送给仿真工程师做详细验证，这种协作方式的调整能让仿真流程颠覆式加速，相对于传统工作流程甚至可提速 10 到 100 倍。另一方面，仿真工程师节省了大量原先花费在验证无效设计上的时间，可以留出更多精力专注于研究更复杂的仿真问题，进一步精进产品性能。

由此可以看出，将仿真前置促成的“设计仿真一体化”思路，催生了新的研发流程与研发关系，对设计仿真全流程有着不可估量的积极意义。

对于软件厂商来说，不仅仅是要为企业提供针对某一环节的专业数字化工具，更重要的是理解客户业务，站在全流程视角，为企业带来先进的理念，协助企业优化流程。

关于 Altair 快速仿真设计和无网格仿真分析

Altair 快速仿真和创新设计软件，即 Altair^® SimSolid^®和 Altair^® Inspire^®，是面向未来智造的颠覆性仿真软件，更快更专业更专注于早期结构设计。该系列软件用于产品概念设计阶段，面向设计师、工程师和分析师，具备快速流程和前沿仿真算法技术，囊括了借助仿真，进行结构方案快速筛选和生成概念设计两大产品设计思路。

借助 Altair SimSolid 无网格快速仿真软件和 Altair Inspire 创新设计软件，可以更敏捷高效协同地支撑新产品新结构的研发，可以充分探索性能最优设计、可以独创更轻量化的设计，更快、更轻松，非常重要的是能够及早执行该分析，从而促进合作并缩短产品上市时间。

Altair 是计算智能领域的全球领导者之一，在仿真、高性能计算 (HPC) 和人工智能等领域提供软件和云解决方案。Altair 能使跨越广泛行业的企业们在连接的世界中更高效地竞争，并创造更可持续的未来。Altair 服务于 16000 多家全球企业，应用行业包括汽车、消费电子、航空航天、能源、机车车辆、造船、国防军工、金融、零售等。

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