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一、引言 電子行業(yè)是一個(gè)飛速發(fā)展的行業(yè)，市場(chǎng)容量極其巨大，現如今我國已是全球第三大電子信息產(chǎn)品制造國，電子信息產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)角落，包括國防軍工用品、通信、醫療、計算機及周邊視聽(tīng)產(chǎn)品、玩具等。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們對電子相關(guān)行業(yè)提出了更高的要求：精確、穩定、輕巧、保密、可靠；同時(shí)，電子行業(yè)又具有產(chǎn)品更新快，研發(fā)周期短的特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足不斷發(fā)展的市場(chǎng)需求，加快產(chǎn)品結構的升級，在核心技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，電子行業(yè)必須采用新的研究方法和技術(shù)。虛擬仿真研究是目前電子行業(yè)所廣泛采用的一種新的方法和技術(shù)。 MSC.Software公司作為全球最大的CAE產(chǎn)品供應商，不僅為電子行業(yè)提供了多方位的虛擬仿真軟件，同時(shí)MSC.Software公司還一直與世界各大電子產(chǎn)品制造商和研發(fā)機構有著(zhù)良好的合作關(guān)系。通過(guò)MSC.Software公司所提供的虛擬仿真軟件如MSC.ADAMS，MSC.Marc，MSC.Fatigue，MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Dytran，MSC.Easy5等，不僅可以對電子產(chǎn)品的性能進(jìn)行全方面的研究，而且還可以實(shí)現電子行業(yè)與其他行業(yè)的多學(xué)科一體化仿真。 二、電子產(chǎn)品設計過(guò)程中經(jīng)常遇到的突出矛盾和問(wèn)題 在電子產(chǎn)品的設計過(guò)程中，我們經(jīng)常遇到以下問(wèn)題： 1）電子產(chǎn)品的機械性能：可靠性、加工性、疲勞壽命、抗沖擊能力、載體振動(dòng)與電子產(chǎn)品振動(dòng)的耦合關(guān)系、適配器的設計等； 2）雷達與天線(xiàn)系統：運動(dòng)規律、控制規律、風(fēng)載與平衡、雷達和天線(xiàn)陣面形狀，結構形式（實(shí)體或網(wǎng)狀）、彈性立柱剛度、齒輪減速機構、控制系統框圖、控制系統與機械系統的耦合規律等； 3）電子產(chǎn)品的熱分析：散熱、熱應力、熱平衡等； 4）電子芯片封裝和焊點(diǎn)疲勞分析； 5）振動(dòng)噪聲分析 三、MSC.Software在電子行業(yè)中的解決方案 對于電子行業(yè)，在沒(méi)有規范可以依循的情況下，MSC.Software公司針對各種問(wèn)題提供了相應的高效的解決方案。MSC.Software強大的產(chǎn)品群可以分別用來(lái)處理不同領(lǐng)域的問(wèn)題。產(chǎn)品群中的各軟件既可獨立解決相關(guān)行業(yè)的問(wèn)題，也可根據問(wèn)題的耦合情況，提供相對應的聯(lián)合仿真分析。 1）MSC.Nastran在電子行業(yè)結構分析中的應用 MSC.Nastran是電子行業(yè)結構分析中的首選軟件，它提供了功能十分強大的靜力、屈曲、高級動(dòng)力響應、隨機振動(dòng)響應、復合材料、設計靈敏度及優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、顯式動(dòng)力學(xué)、隱式動(dòng)力學(xué)等方面的分析功能。MSC.Nastran經(jīng)過(guò)無(wú)數工程問(wèn)題的驗證，具有極高的軟件可靠性，成為了多個(gè)行業(yè)的分析標準，在很多著(zhù)名的電子電器行業(yè)，MSC.Nastran得到了廣泛的應用。圖1顯示了國際某著(zhù)名磁盤(pán)驅動(dòng)器生產(chǎn)商采用MSC.Nastran進(jìn)行結構分析的情況；圖2是美國宇航局采用MSC.Nastran對火星探路者天線(xiàn)裝置結構優(yōu)化分析的情況。 2）MSC.Marc在電子行業(yè)非線(xiàn)性分析、熱分析、電磁分析、多場(chǎng)耦合分析中應用 作為全球的第一個(gè)非線(xiàn)性有限元軟件，MSC.Marc提供了強大的材料非線(xiàn)性、幾何非線(xiàn)性、接觸非線(xiàn)性等的非線(xiàn)性分析功能，提供了熱分析、流場(chǎng)分析、磁場(chǎng)分析、電場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析等非結構場(chǎng)的分析功能，同時(shí)也提供了強大的多物理場(chǎng)耦合分析功能。利用MSC.Marc，我們可以非常方便，準確，快速地進(jìn)行可靠性分析、加工工藝工程模擬、裂紋擴展，抗沖擊性能計算、熱－機耦合，熱－電－結構耦合分析、適配器設計、壓電分析和電子芯片封裝等。針對是電子產(chǎn)品的熱平衡，散熱，熱應力分析需求，MSC.Marc可以進(jìn)行全方位的熱分析，包括熱傳導，對流，輻射，接觸傳熱，間隙傳熱等穩態(tài)和瞬態(tài)熱分析。 圖4控陣天線(xiàn)的流－熱耦合分析 圖3顯示了MSC.Marc在微型電熱制動(dòng)器上的應用。圖4是國內某廠(chǎng)采用MSC.Marc對控陣天線(xiàn)進(jìn)行流熱耦合分析的情況。 3）MSC.Dytran和LS-DYNA在電子產(chǎn)品的跌落、碰撞等分析中的應用 Msc.Software綜合了MSC.Dytran的歐拉優(yōu)勢和Dyna的拉格朗優(yōu)勢，提供了高度非線(xiàn)性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析功能，為電子產(chǎn)品的跌落，碰撞等分析提供完美解決方案。是電子產(chǎn)品跌落、碰撞分析設計必不可少的分析工具。圖5所示的是國際某著(zhù)名手機生產(chǎn)商對手機所進(jìn)行的跌落分析。 圖5手機跌落分析 4）MSC.ADAMS和MSC.Easy5在運動(dòng)仿真以及運動(dòng)系統、控制系統聯(lián)合仿真中的應用 利用MSC.ADAMS進(jìn)行運行學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，可以研究電子產(chǎn)品的運動(dòng)特性與機械性能。圖6和圖7分別是ABB公司機器人的運動(dòng)仿真和三菱電器開(kāi)關(guān)的作動(dòng)仿真。在雷達天線(xiàn)系統中，利用MSC.ADAMS可以仿真雷達天線(xiàn)系統的運動(dòng)規律，利用MSC.Easy5可以進(jìn)行控制系統仿真，并與MSC.ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真。同時(shí)利用MSC.Nastran可以快速精確地計算雷達天線(xiàn)系統在風(fēng)載和其它振動(dòng)載荷作用的動(dòng)力、靜力響應。 圖7三菱電器開(kāi)關(guān)的作動(dòng)仿真 MSC.Easy5+MSC.ADAMS+MSC.Nastran實(shí)現了完美的控制－液壓－運動(dòng)－結構聯(lián)合仿真系統，MSC.Software是目前世界上唯一一家可以全部提供雷達天線(xiàn)系統全面仿真分析軟件的公司。圖8為某雷達天線(xiàn)系統的MSC.ADAMS和MSC.EASY5聯(lián)合仿真過(guò)程。圖9表示利用MSC.Nastran和MSC.ADAMS對某衛星天線(xiàn)進(jìn)行聯(lián)合動(dòng)力仿真的過(guò)程。 圖9衛星通訊天線(xiàn)的結構和動(dòng)力響應分析 5）MSC.Fatiuge在電子行業(yè)疲勞分析中的應用 MSC.Fatigue是MSC.Software公司與英國謝非爾德nCode國際公司（nCode International）緊密合作的基礎上發(fā)展起來(lái)的高級疲勞分析軟件，能夠很好預測于電子產(chǎn)品的結構、熱疲勞壽命。目前，絕大部分涉及疲勞分析的用戶(hù)都采用MSC.Fatigue軟件進(jìn)行分析。圖10為波音公司使用MSC.Fatigue軟件對某電子器件進(jìn)行焊接疲勞分析，圖11則為某電路板的焊點(diǎn)疲勞壽命分析。 圖11電路板焊點(diǎn)疲勞壽命分析 6）MSC.Actran在電子行業(yè)振動(dòng)噪音分析中的應用 MSC.Actran是振動(dòng)噪聲分析的專(zhuān)用工具，是集有限元與無(wú)限元于一體的聲學(xué)分析軟件�？汕蠼饴曇舻妮椛�、衍射、散射、導向傳播、封閉聲場(chǎng)、吸收、隔音、傳輸、衰減等，聲源模型不僅包括經(jīng)典的聲單極、雙極、點(diǎn)或離散載荷以及強迫運動(dòng)等，也包括高級物理激勵模型，如紊流邊界層或散射聲場(chǎng)等。能夠很好的為雷達、電機、音響、耳機等各種機械電子產(chǎn)品的振動(dòng)噪聲分析提供解決方案。圖11顯示了對揚聲器進(jìn)行聲場(chǎng)分析的模型和結果。 四、MSC.Software在電子行業(yè)中解決方案的發(fā)展與前景展望 MSC.Software對電子行業(yè)不同領(lǐng)域的問(wèn)題都提出了相應的解決方案，我們可以針對不同性質(zhì)的問(wèn)題，在產(chǎn)品群中選擇最為適當的軟件進(jìn)行分析。然而，科技在進(jìn)步，人們對仿真分析也提出了越來(lái)越高的要求，人們已不僅僅需要“能夠”提供解決方案，而且要求能更有效、更便捷、更經(jīng)濟地解決問(wèn)題。針對這種需求，MSC.Software力求創(chuàng )新，努力尋求解決方案，而且卓有成效。例如：為了滿(mǎn)足仿真流程自動(dòng)化、標準化的需求，MSC.Software推出了仿真流程的數據管理平臺—MSC.SimManager，有效地克服了“仿真信息孤島”，在集成CAX系統且內嵌行業(yè)標準和專(zhuān)家經(jīng)驗的基礎上，形成支撐創(chuàng )新研發(fā)的知識庫；為了解決復雜的、交叉學(xué)科的問(wèn)題，MSC.Software推出了新一代的企業(yè)級工程分析多學(xué)科仿真系統—MDNASTRAN，它集成了MSC.Software產(chǎn)品群中絕大部分軟件的所有優(yōu)勢功能，使得用戶(hù)使用單一的數據模型，就能完全解決工程內和跨工程學(xué)科的問(wèn)題，包括分析鏈和多學(xué)科耦合問(wèn)題，極大地減少了人為錯誤，極大地提高了工作效率，必將帶來(lái)明顯的經(jīng)濟效益。 我們相信，有著(zhù)40多年有限元分析軟件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，有著(zhù)廣大的在軍工、電子及相關(guān)行業(yè)從事過(guò)多年仿真分析的高級專(zhuān)家的支持與指導，有著(zhù)廣大用戶(hù)群的支持與幫助，MSC.Software在電子行業(yè)中，乃至在全行業(yè)的解決方案一定會(huì )變得越來(lái)越完美！ |
