虛擬仿真技術(shù)在電子行業(yè)中的應(yīng)用

　　電子行業(yè)是一個飛速發(fā)展的行業(yè)，市場容量極其巨大，現(xiàn)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角落，包括國防軍工用品、通信、醫(yī)療、計算機(jī)及周邊視聽產(chǎn)品、玩具等。隨著社會的發(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(wěn)定、輕巧、保密、可靠;同時，電子行業(yè)又具有產(chǎn)品更新快，研發(fā)周期短的特點(diǎn)，為了滿足不斷發(fā)展的市場需求，加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(yīng)商，不僅為電子行業(yè)提供了多方位的虛擬仿真軟件，同時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(jī)構(gòu)有著良好的合作關(guān)系。通過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，而且還可以實現(xiàn)電子行業(yè)與其他行業(yè)的多學(xué)科一體化仿真。

　　一、電子產(chǎn)品設(shè)計過程中經(jīng)常遇到的突出矛盾和問題

　　在電子產(chǎn)品的設(shè)計過程中，我們經(jīng)常遇到以下問題：

　　1)電子產(chǎn)品的機(jī)械性能：可靠性、加工性、疲勞壽命、抗沖擊能力、載體振動與電子產(chǎn)品振動的耦合關(guān)系、適配器的設(shè)計等;

　　2)雷達(dá)與天線系統(tǒng)：運(yùn)動規(guī)律、控制規(guī)律、風(fēng)載與平衡、雷達(dá)和天線陣面形狀，結(jié)構(gòu)形式(實體或網(wǎng)狀)、彈性立柱剛度、齒輪減速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)框圖、控制系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的耦合規(guī)律等;

　　3)電子產(chǎn)品的熱分析：散熱、熱應(yīng)力、熱平衡等;

　　4)電子芯片封裝和焊點(diǎn)疲勞分析;

　　5)振動噪聲分析

　　二、MSC.Software在電子行業(yè)中的解決方案

　　對于電子行業(yè)，在沒有規(guī)范可以依循的情況下，MSC.Software公司針對各種問題提供了相應(yīng)的高效的解決方案。MSC.Software強(qiáng)大的產(chǎn)品群可以分別用來處理不同領(lǐng)域的問題。產(chǎn)品群中的各軟件既可獨(dú)立解決相關(guān)行業(yè)的問題，也可根據(jù)問題的耦合情況，提供相對應(yīng)的聯(lián)合仿真分析。

　　1)MSC.Nastran在電子行業(yè)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

　　MSC.Nastran是電子行業(yè)結(jié)構(gòu)分析中的首選軟件，它提供了功能十分強(qiáng)大的靜力、屈曲、高級動力響應(yīng)、隨機(jī)振動響應(yīng)、復(fù)合材料、設(shè)計靈敏度及優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、顯式動力學(xué)、隱式動力學(xué)等方面的分析功能。MSC.Nastran經(jīng)過無數(shù)工程問題的驗證，具有極高的軟件可靠性，成為了多個行業(yè)的分析標(biāo)準(zhǔn)，在很多著名的電子電器行業(yè)，MSC.Nastran得到了廣泛的應(yīng)用。圖1顯示了國際某著名磁盤驅(qū)動器生產(chǎn)商采用MSC.Nastran進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的情況;圖2是美國宇航局采用MSC.Nastran對火星探路者天線裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的情況。

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　　圖1 MSC.Nastran磁盤驅(qū)動器結(jié)構(gòu)分析

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　　圖2 火星探路者天線裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

　　2)MSC.Marc在電子行業(yè)非線性分析、熱分析、電磁分析、多場耦合分析中應(yīng)用

　　作為全球的第一個非線性有限元軟件，MSC.Marc提供了強(qiáng)大的材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等的非線性分析功能，提供了熱分析、流場分析、磁場分析、電場分析、聲場分析等非結(jié)構(gòu)場的分析功能，同時也提供了強(qiáng)大的多物理場耦合分析功能。利用MSC.Marc，我們可以非常方便，準(zhǔn)確，快速地進(jìn)行可靠性分析、加工工藝工程模擬、裂紋擴(kuò)展，抗沖擊性能計算、熱-機(jī)耦合，熱-電-結(jié)構(gòu)耦合分析、適配器設(shè)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(yīng)力分析需求，MSC.Marc可以進(jìn)行全方位的熱分析，包括熱傳導(dǎo)，對流，輻射，接觸傳熱，間隙傳熱等穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熱分析。

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　　圖3 微型電熱制動器的電-熱-結(jié)構(gòu)耦合分析

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　　圖4 控陣天線的流-熱耦合分析

　　圖3顯示了MSC.Marc在微型電熱制動器上的應(yīng)用。圖4是國內(nèi)某廠采用MSC.Marc對控陣天線進(jìn)行流熱耦合分析的情況。