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前處理/ 求解器/ AI/ 二次開發

2024新版重點一把抓

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前 言

HyperMesh 2024

SimLab 2024

OptiStruct 2024

Radioss 2024

HyperWorks AI 2024

全新的支援Python的二次開發API

結論

前 言

作者：瑞其科技 Chris

HyperWorks 在2024版本中，新增了許多實用的功能，最主要的亮點是在結構分析求解器OptiStruct與Physics AI都有重大的技術突破。

OptiStruct求解器支援隱式與顯式求解的接續分析，完成了顯/隱互換的功能，輕易地一條龍地完成顯/隱分析 。

PhysicsAI則大幅增強了模型參數輸入功能，除了原本的支援以外型做為訓練資料外，還能應對不同厚度、材料與與邊界條件，能幫忙客戶解決更多實務上的工程問題，接下來就讓我們帶大家一一檢視HyperWorks 2024版的技術新亮點。

【 HyperMesh 2024 】

效能提升：不再運行兩套後台程式，整合為單一的hw.exe。

自定義快速鍵：提供讓用戶完全自由的定義快速鍵功能。

簡化Topology選單的操作流程：簡化按鈕層級以讓操作邏輯更單純

Entity Editor屬性編輯器：統一以Entity Editor做模型編輯，且可任意移動位置，或是當彈出式視窗使用。

FE Geometry支援性擴充：使幾何編輯的Cross Extend & Stitch能延伸到FE Geometry使用。

Connector功能更新：更新了屬性選單，讓使用者更直觀的依據工程需求，選擇接頭的種類與功能。

ShapeAI：提供了自動匹配與識別元件類型/分類的兩大功能。

Altair Copilot (AI助手)：全新的AI 支援助手，能理解多種自然語言，並完全根據Altair 的線上說明和其它Altair 知識資源回答問題。

圖1. HyperMesh Connector功能更新

圖2. HyperMesh 亮點功能Shape AI

圖3. HyperMesh新增Altair Copilot (AI助手)

【 SimLab 2024 】

自定義快速鍵：可以有限度地讓使用者自定義快速鍵。

幾何清理功能增強：原本僅能用在網格模型的特徵清理功能，也能延伸到CAD模型上來使用。

低頻電磁分析支援增強：提供了更完整個低頻電磁分析的參數與邊界條件設定功能。

Create SMPM：可自動生成永磁同步電機參數畫草圖，提升建模效率。

Flux網格品質檢查：支援了針對Flux求解器的網格品質檢查功能。

Create Stator and Rotor Air：支援對定子與轉子間的氣隙建立空氣網格的功能，並能自動化分出固定域與轉動域。

Reflective Surface：支援用于外部聲學的流體域外的反射表面的設定。

Sound Receiver：聲音接收器可以根據ISO 3744 和ISO 3745 標準建立。

電池包自動建模：支援電池包模組的參數化自動建模。

電池包電熱耦合分析：基於電路模型產生焦耳熱作為熱源進行熱分析。

擴充ECAD的讀取與建模功能：支援更多的ECAD格式，包含GDS格式，且新增了支援疏密網格的材質屬性映射。

擴充Solder Fatigue算法：新增焊球疲勞求解方案，目前支援三種疲勞演算法。

BGA網格加密：增加一個工具能實現焊球網格的細化。

3D IC參數化建模：支援以給定的參數建立網格模型，做後續的佈局分析。

子模型設定：支援在SimLab GUI環境下，完成子模型的建構。

圖4. SimLab多物理場平台分析支援性

圖5. SimLab低頻電磁分析支援增強

圖6. SimLab Auto Create SMPM

圖7. SimLab新增支援疏密網格的材質屬性映射

圖8. SimLab新增焊球疲勞求解方案

圖9. SimLab支援子模型設定

【 OptiStruct 2024 】

支援電熱耦合分析：支援這兩個物理場的單向或雙相的耦合分析

支援電熱固全耦合非線性分析：提供的全新的完全耦合分析方案，主要用以支援這三個物理場的非線性分析。

膠合分析功能支援溫度相依：新增了考慮溫度影響的膠合分析功能。

軸對稱元素支援熱傳分析：在軸對稱簡化模型下，也能進行熱傳分析。

環形對稱支援非線性分析：環形對稱的功能能延伸的非線性模型上使用，且同時支援三大非線性。

MATS1支援溫度相依的參數：可以考慮溫度對於材料降伏後的非線性段的影響。

支援在殼元素上施加沿厚度變化的溫度：殼元素新增在厚度方向溫度不同的計算功能，使得殼元素在熱應力分析中能做更多的應用。

OptiStruct-EDEM Coupling：提供兩個模組的實時耦合功能。

自適應匹配聲場網格(APML)：將整個求解的分析頻率範圍，劃分成一些列小的頻段，分別對每個頻段，依據使用者定義的網格劃分規則（匹配層厚度、每個波長劃分的網格數量等）自動劃分匹配層。

聲場分析支援外部反射面：支援用于外部聲學的流體域外的反射表面的設定。

Explicit下新增材料損傷與失效計算：如同Radioss一樣，在顯式分析下，能支援多種的材料破壞模型，且支援破壞後元素刪除的功能。

隱式與顯式求解接續分析：隱式分析的結果能做為顯式分析的初始狀態進行接續分析，且設定方式就是直接開啟Loadstep的接續分析功能。

圖10. OptiStrcut支援電熱固全耦合非線性分析

圖11. OptiStrcut支援軸對稱模型之熱傳分析

圖12. OptiStrcut新增適應匹配聲場網格(APML)算法

【 Radioss 2024】

DynaReader功能增強：整車Dyna 模型可直接讀入求解(壁障、氣囊、假人除外)，DynaReader 功能持續更新，可在Dyna 模型中插入Radioss 卡片。

新增Ls-Dyna Keyworks支援：能支援轉換更多的Ls-Dyna進階卡片到Radioss對應的功能上。

圖13. Radioss新增Ls-Dyna Keyworks支援

【 HyperWorks AI 2024 】

PhysicsAI：特色為學科中立 + 無須人工設定幾何參數

可考慮不同的材料與厚度作為訓練參數

可考慮不同的邊界條件作為訓練參數

與SimLab整合可在SimLab環境下使用

新的應用場景：製造工藝(射出成形、鑄造與板金成形)的結果預測

ExpertAI：特色為基於機器學習的聚群與優化分析

新的應用場景：輔助製造工藝的製程參數優化

圖14. PhysicsAI可考慮不同的材料與厚度作為訓練參數

圖15. PhysicsAI可考慮不同的邊界條件作為訓練參數

圖16. PhysicsAI於錫球疲勞壽命預測

圖17. PhysicsAI於製造工藝結果預測之應用

【 全新的支援Python的二次開發API 】

HyperWorks Python API支援增強：當前版本2024.1的Python API功能覆蓋率以全面提升，可以覆蓋至少98 %的HyperWorks二次開發功能。

Python與HyperWorks全面整合：HyperMesh安裝目錄中包含的Python 3.8.10 發行版本包括數百個流行的包和庫，比如Pandas、NumPy、SciPy、TensorFlow、openpyxl、Matplotlib等。

HyperWorks Python API的學習資源與幫助：相關的技術支援訊息，可以參考Altair Python API Reference Guide、Altair 社群討論區或詢問瑞其科技。

圖18. HyperWorks Python API與Tcl API架構差異比較

圖19. Python與HyperWorks全面整合且包含眾多流行的功能庫

【 結 論 】

HyperMesh 2024.1版持續增強FE-Geometry能力，使更多原本僅支援CAD的幾何編輯功能，也能延伸到FE-Geometry 上應用。

SimLab 2024.1版更完善在電磁場分析的設定支援性，包含特定馬達類型的自動建模模板，且也大力擴展PCB與半導體3D IC相關的建模能力，其目的為，以同一個前後處理環境來支援HyperWorks各類型的分析需求，降低用戶入門的難度。

在求解器方面，更明顯看到OptiStruct功能的大幅度增強，在當前的版本已經可以求解決大部分的工程議題，甚至是實現顯隱接續分析的功能， Altair預計將其發展為主力有限元素求解器，使大部分的用戶僅需學習一套Solver，便能解算大部分的問題。

PhysicsAI則增強了更多的訓練參數支援性，包含了支援厚度、材質與邊界條件，使其具備更完整的AI建模與預測功能。

HyperWorks的Python API已逐完善，現在已支援做大部分的二次開法，但是還無法直接錄製出語法，需透過學習資源的幫助完成語法建構。

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