可连接 CAD 的多物理场工作流仿真平台 Room
Room:可连接 CAD 的多物理场仿真平台,高效破解复杂装配件分析难题
在汽车、航空航天、工业设备等领域的复杂装配件研发中,工程师常面临 “多物理场耦合难分析”“CAD 与仿真数据不同步”“建模流程繁琐低效” 等痛点 —— 传统仿真工具要么难以兼顾结构、热、流体等多物理场的协同分析,要么在 CAD 模型更新后需手动重建仿真模型,导致仿真周期拉长、数据误差升高。TFQZRK Room 作为一款以流程为导向的多学科仿真环境,彻底打破这些局限:它支持结构、热、流体动力学等多物理场的精准分析,通过高度自动化建模任务简化操作,更实现与主流 CAD 软件的双向耦合,确保几何数据实时同步,大幅缩减有限元模型创建与结果解释的时间,同时可在本地、远程服务器或云端灵活运行求解器,为复杂装配件的性能分析提供高效解决方案。
一、TFQZRK Room 的核心定位:多物理场仿真与 CAD 协同的 “高效枢纽”
TFQZRK Room 并非单一物理场的仿真工具,而是聚焦 “多物理场协同分析 + CAD 数据无缝联动 + 自动化建模流程” 的综合平台,其核心价值聚焦三大维度,重塑复杂装配件仿真模式:
- 多物理场全覆盖:可同时开展线性与非线性结构分析、热传递分析、计算流体动力学(CFD)分析,甚至支持多物理场耦合仿真(如结构 - 热耦合、流体 - 热耦合),解决传统工具 “单场分析为主,多场协同困难” 的问题。例如,某新能源汽车企业通过 Room 成功完成电池包的 “结构强度 - 热扩散 - 流体冷却” 多物理场耦合分析,精准优化了电池包的散热结构与防护设计;
- CAD 与仿真实时同步:实现与 CATIA、Pro/E、Siemens NX、SolidWorks 等主流参数化 CAD 系统的双向耦合,CAD 模型的几何修复、部件变化、装配体更新可直接同步至 Room 仿真模型,无需手动重建,避免 “CAD 改模后仿真模型失效” 的返工。某航空零部件企业通过 Room 与 Siemens NX 联动,CAD 模型更新后仿真模型自动同步,数据同步时间从 2 天缩短至 1 小时;
- 全流程自动化提效:通过特征识别算法、流程化模板与直观 GUI,自动化完成建模、网格划分、载荷边界条件(LBC)分配、求解器执行与后处理,大幅减少人工操作。某工业设备厂商使用 Room 自动化模板,将复杂减速器装配件的仿真建模时间从 3 天缩短至 4 小时,效率提升 80% 以上。
二、为什么选择 TFQZRK Room?三大核心优势,构筑多物理场仿真竞争力
在复杂装配件多物理场仿真工具的选择中,TFQZRK Room 凭借 “多物理场协同、全流程自动化、CAD 深度耦合” 的独特优势,成为工程师提升仿真效率与精度的首选:
(一)多物理场:本地与云端灵活切换,精准分析复杂性能
Room 支持多物理场的独立与耦合分析,且求解环境灵活,满足不同项目的计算资源需求:
- 多物理场类型全覆盖:可独立开展结构分析(如静态强度、模态、非线性屈曲)、热分析(如稳态热传导、瞬态热响应)、CFD 分析(如内流场、外流场、散热特性),同时支持多物理场耦合仿真(如结构变形影响流体流动、流体散热影响结构温度分布)。例如,某工程机械企业通过 Room 分析液压系统的 “流体压力 - 结构振动 - 热损耗” 耦合效应,优化了液压阀的内部流道设计,降低了系统振动噪声;
- 求解环境灵活选择:TFQZRK 稳健、准确且可扩展的求解器可在本地电脑、远程服务器或云端运行,根据仿真模型的复杂度与计算资源需求灵活切换。对于超大规模模型(如整车装配件),可选择云端或远程服务器分布式计算,将求解时间从数天缩短至数小时;对于小型模型(如单个零部件),本地计算即可快速得到结果,提升分析灵活性。
(二)自动化:全流程减人工,提升仿真效率与一致性
自动化是 Room 提升仿真效率的核心,通过算法与模板大幅减少人工干预,同时确保跨团队仿真结果的一致性:
- 自动化建模降门槛:内置高效的特征识别算法,可自动识别 CAD 模型中的关键特征(如孔、槽、圆角、焊接点、轴承),并匹配对应的网格策略与分析参数;提供以流程为导向的自动化模板(如 “轴承装配体结构分析模板”“电机壳体热 - 流体分析模板”),工程师仅需导入 CAD 模型,即可自动完成网格划分、LBC 分配,无需手动操作。例如,某汽车零部件企业使用 “传动轴装配体模板”,1 小时内完成从 CAD 导入到仿真建模的全流程,而传统手动建模需 1 天;
- 跨团队一致性保障:可共享的稳健仿真工作流确保不同部门、不同工程师使用相同的建模标准与分析参数,避免 “个人操作差异导致结果偏差”。某集团企业通过 Room 统一了全球 5 个研发中心的仿真工作流,跨中心仿真结果的一致性误差从 15% 降至 3% 以内,便于全球协同研发。
(三)CAD 耦合:双向数据联动,消除模型同步痛点
Room 与 CAD 系统的深度耦合,解决了 “CAD 与仿真模型数据不同步” 这一行业普遍痛点:
- 双向数据实时同步:支持 CAD 模型向 Room 的单向导入与双向同步,CAD 模型发生几何修复(如补面、简化)、部件替换、装配关系调整时,Room 仿真模型可自动更新对应的几何与关联参数(如网格、载荷边界),无需手动重建。例如,某消费电子企业修改耳机外壳 CAD 模型的壁厚后,Room 仿真模型的几何与网格自动同步更新,避免了手动重新划分网格的繁琐;
- 无需复杂几何清理:传统仿真工具导入 CAD 模型后常需大量几何清理(如修复破面、删除冗余特征),而 Room 支持直接在原始 CAD 几何上开展工作,仅需对关键区域定义网格规格,即可快速生成高质量有限元模型,几何处理时间减少 70% 以上。某医疗设备企业导入复杂手术器械 CAD 模型后,无需几何清理,直接在 Room 中定义网格参数,30 分钟内完成建模,而传统工具需 2 小时几何修复。
三、TFQZRK Room 的核心功能:覆盖多物理场仿真全流程,确保高效与精准
Room 围绕 “多物理场分析、自动化流程、CAD 协同、求解器支持” 四大核心需求,提供六大专业化功能,解决复杂装配件仿真的关键问题:
(一)稳健且可重复的仿真工作流:标准化流程,提升跨团队协同效率
Room 支持构建标准化、可共享的仿真工作流,确保全仿真周期的高效与一致:
- 全流程自动化串联:将 “CAD 导入→几何处理→网格划分→LBC 分配→求解器执行→后处理→报告生成” 等环节自动化串联,无需人工逐一步骤操作。例如,某汽车底盘企业构建 “底盘总成结构强度分析工作流”,一键触发全流程,从 CAD 导入到结果报告生成仅需 2 小时;
- 跨组织共享与复用:工作流可导出为模板在企业内部共享,不同团队可基于统一模板开展仿真,确保分析标准一致。例如,某集团企业将 “发动机缸体热 - 流体分析工作流” 共享至各子公司,新入职工程师基于模板即可快速开展仿真,上手时间从 2 周缩短至 1 天;
- 高准确性与一致性:标准化工作流避免了人工操作的随机性(如网格密度选择、载荷施加方式差异),不同工程师使用相同工作流分析同一模型,结果偏差可控制在 5% 以内,确保仿真数据的可靠性。
(二)自动化:DOE / 优化,探索设计空间,提升产品性能
Room 内置实验设计(DOE)与优化功能,自动化完成多参数分析与最优方案筛选:
- DOE 自动化设置:支持自动生成 DOE 方案,对关键设计参数(如结构尺寸、材料属性、边界条件)进行多水平组合,批量开展仿真,快速识别影响产品性能的关键参数。例如,某压力容器企业通过 Room DOE 功能,对 “壁厚、材料强度、工作压力” 三个参数进行 12 组组合仿真,快速发现壁厚是影响容器强度的最关键因素;
- 优化算法集成:内置多目标优化算法(如遗传算法、梯度下降法),可根据优化目标(如重量最轻、强度最高、散热最好)与约束条件(如变形量≤0.1mm、温度≤80℃),自动迭代寻找最优设计参数。某轻量化结构件企业通过 Room 优化功能,在满足强度要求的前提下,将结构重量减少 20%,同时散热效率提升 15%;
- 结果与收敛性自动化评估:优化过程中自动监控仿真结果的收敛性,若某组参数仿真未收敛,自动调整计算步长或参数范围,确保优化过程顺利推进,无需人工干预。
(三)直观的用户环境:低门槛上手,快速开展多物理场分析
Room 采用直观易懂、无需复杂说明的图形化用户界面,降低多物理场仿真的学习成本:
- 全流程可视化操作:从 CAD 导入、模型设置到结果查看,均采用可视化界面,工程师可通过拖放、点击等简单操作完成复杂任务。例如,设置载荷边界条件时,可直接在 3D 模型上点击选择作用区域,输入参数即可,无需编写命令流;
- 快速掌握多物理场分析:无需深厚的多物理场理论基础,通过界面引导即可开展静态分析、动力学分析、热传递分析、流体流动分析甚至电磁分析。新手工程师通常 1-2 天即可独立完成简单装配件的多物理场仿真,而传统工具需 1-2 周培训;
- 结果可视化呈现:仿真完成后,自动生成应力云图、温度分布云图、流体速度矢量图、变形动画等可视化结果,工程师可直观判断产品性能优劣,快速定位问题区域。例如,通过温度云图可直接发现电池包的高温热点,通过流体速度图可识别流道内的涡流区域。
(四)现场同步参数化 CAD:实时响应设计变更,提升协同效率
Room 与主流参数化 CAD 系统的现场同步功能,确保设计与仿真的实时协同:
- 主流 CAD 系统全覆盖:支持与 CATIA、Pro/E(Creo)、Siemens NX、SolidWorks 等行业主流参数化 CAD 系统的现场同步,CAD 软件中的参数化设计变更(如尺寸驱动的模型修改)可实时传递至 Room 仿真模型;
- 实时设计更新评估:工程师在 CAD 中调整设计参数(如将零件壁厚从 5mm 改为 4mm)后,Room 可实时同步更新仿真模型,并快速重新计算关键性能指标(如强度、刚度),帮助工程师在设计阶段即评估变更影响,避免后期发现问题。某家电企业通过该功能,在 CAD 中调整冰箱内胆尺寸后,Room 实时同步并分析散热效果,10 分钟内完成变更评估,而传统流程需 1 天;
- 参数化关联保持:CAD 与 Room 模型间保持参数化关联,若 CAD 模型的基准、约束关系发生变化,Room 仿真模型的对应关联(如网格约束、载荷参考)也会自动调整,无需手动重新定义。
(五)全面的求解器支持:多工具兼容,满足多样化仿真需求
Room 作为通用的前后处理环境,支持集成多个通用有限元求解器,打破 “单一求解器功能局限” 的问题:
- 多求解器无缝集成:内置或支持集成 TFQZRK 自有求解器(如 OptiStruct、Radioss)与第三方求解器(如 ANSYS Mechanical、Abaqus、LS-DYNA),工程师可根据仿真需求(如结构非线性、流体动力学)选择最合适的求解器;
- 统一前后处理环境:无论选择何种求解器,均在 Room 统一的前后处理环境中完成建模与结果查看,无需切换不同软件的操作界面,降低学习成本与操作复杂度。例如,某汽车企业在同一 Room 环境中,既使用 Radioss 开展碰撞仿真,又使用 ANSYS Fluent 开展 CFD 分析,前后处理流程一致,工程师无需适应两种软件;
- 跨求解器数据兼容:支持不同求解器间的模型数据转换与结果对比,例如将 Abaqus 结构分析结果导入 CFD 求解器,作为流体分析的边界条件,实现多求解器协同仿真。
(六)多物理场:协同仿真,精准捕捉复杂耦合效应
Room 支持多学科、多物理场的协同仿真,解决复杂装配件的耦合性能分析难题:
- 多物理场协同仿真流程:可搭建多物理场协同仿真流程,例如 “结构分析计算结构变形→将变形结果传递至 CFD 分析,修正流道几何→CFD 分析计算流体压力与温度→将压力与温度结果传递至结构分析,计算耦合应力”,实现多场数据的双向传递;
- 典型多物理场应用场景:在汽车领域,可分析发动机的 “燃烧热 - 结构热应力 - 冷却流体” 耦合;在电子领域,可分析芯片的 “功率损耗 - 热扩散 - 结构热变形” 耦合;在航空领域,可分析机翼的 “气动载荷 - 结构振动 - 气动弹性” 耦合。例如,某航空发动机企业通过 Room 开展 “涡轮叶片结构 - 热 - 流体” 协同仿真,精准预测了叶片在高温高压流体作用下的应力分布与寿命;
- 多物理场结果融合:将多物理场的仿真结果融合展示,例如在同一 3D 模型上叠加显示结构应力与温度分布,帮助工程师直观理解多场耦合对产品性能的综合影响,快速找到优化方向。
四、TFQZRK Room 的特色功能:聚焦细节痛点,进一步提升仿真效率
除核心功能外,Room 还提供多项特色功能,针对性解决复杂装配件仿真中的细节难题:
(一)自动结果收敛性:确保仿真结果可靠,减少人工判断
Room 自动监控仿真结果的收敛性(如结构分析中的位移收敛、CFD 分析中的残差收敛),无需工程师手动判断:
- 收敛性自动判断:内置收敛判据(如位移变化量≤1e-5mm、残差≤1e-6),仿真过程中实时计算收敛指标,若满足判据则自动停止计算,若不满足则自动调整计算参数(如减小时间步长、加密网格)继续迭代;
- 收敛问题智能排查:若出现收敛困难,自动分析可能原因(如网格质量差、边界条件不合理、材料模型参数错误),并给出排查建议(如优化网格、调整边界条件),帮助工程师快速解决收敛问题。某压力容器仿真中,Room 自动识别 “网格畸变导致收敛困难”,建议局部加密网格后成功收敛,节省工程师 2 小时排查时间。
(二)用于优化和 DOE 的集成 CAD/FEA:设计与仿真深度联动,加速优化迭代
Room 将 CAD 参数化设计与 FEA 仿真、DOE / 优化深度集成,形成 “设计 - 仿真 - 优化” 闭环:
- CAD 参数直接关联仿真变量:将 CAD 模型的设计参数(如尺寸、孔径、壁厚)直接作为 Room 仿真的变量,DOE / 优化过程中自动驱动 CAD 参数变化,同步更新仿真模型,避免手动修改 CAD 与仿真模型;
- 优化结果直接反馈至 CAD:优化完成后,最优设计参数可直接传递至 CAD 系统,自动生成最优 CAD 模型,无需工程师手动修改 CAD 参数。某汽车座椅企业通过该功能,优化得到的座椅骨架最优尺寸直接同步至 SolidWorks,生成最终 CAD 模型,节省 1 天手动调整时间。
(三)自动焊点网格与轴承网格创建:精准建模关键连接与部件,提升仿真精度
针对复杂装配件中常见的焊点与轴承,Room 提供自动化网格创建功能,避免手动建模的繁琐与误差:
- 自动焊点网格:支持自动识别 CAD 模型中的焊点位置(如汽车车身的点焊、弧焊),根据焊点类型(如点焊点、缝焊点)自动生成符合仿真要求的焊点网格(如梁单元、实体单元),并自动定义焊点与母材的连接关系。某汽车车身企业通过 Room 自动生成 2000 余个焊点网格,建模时间从 2 天缩短至 1 小时,且焊点网格质量合格率提升至 98%;
- 自动轴承网格创建:支持自动识别轴承类型(如滚珠轴承、滚柱轴承),根据轴承尺寸参数自动生成轴承的简化或详细网格模型,并内置轴承的力学特性(如刚度、阻尼),无需手动定义复杂的轴承约束与载荷。某减速器企业通过 Room 自动创建轴承网格,仿真模型中轴承的力学特性误差从 10% 降至 3%,提升了减速器动力学分析的精度。
(四)替换面网格编辑与自动 LBC 分配:优化网格质量,减少人工操作
Room 提供网格编辑与载荷边界条件(LBC)分配的自动化功能,进一步提升建模效率:
- 替换面网格编辑:支持对质量不佳的面网格进行自动化优化(如替换畸变网格、平滑网格过渡),无需手动删除并重新划分,确保网格质量满足求解要求。某复杂曲面零件的面网格存在多处畸变,通过 Room 替换面网格编辑功能,10 分钟内完成优化,网格质量合格率从 70% 提升至 95%;
- 自动 LBC 分配:支持根据 CAD 模型的特征(如装配约束、接触面、基准面)自动分配载荷与边界条件。
