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世界工程日:仿真技术-撬动工程领域创新的关键力量

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导读:每年的 3 月 4 日,我们迎来世界工程日,这是属于全球工程师和工程界的盛大节日。工程——作为改变世界的强大力量,渗透到我们生活的每一个角落,从高耸入云的摩天大楼到连接世界的跨海大桥,从穿梭城市的轨道交通到探索宇宙的航天器,无一不是工程智慧的结晶。

一、什么是世界工程日

世界工程日由世界工程组织联合会(WFEO)首倡,得到了中国科协、中国工程院在内的80余家工程组织的积极支持,并由中国和纳米比亚等40余个国家正式提案。2019年11月,联合国教科文组织第40届全体大会在法国巴黎通过决议,正式宣布将每年3月4日设立为“促进可持续发展世界工程日”,以彰显工程师和工程技术对当今世界的贡献,提升公众对工程技术改善人类生活和推动全球可持续发展重要作用的认知。资料显示,当前中国每年工学类普通本科毕业生超过140万人,工程师红利已成为推动中国经济高质量发展的重要力量。

3月4日,中国科协、中国工程院、中国联合国教科文组织全国委员会联合发表文章,庆祝首个世界工程日正式设立。

二、仿真技术-工程领域创新的核心驱动力

在当今科技飞速发展的时代,仿真技术正成为工程领域创新的核心驱动力。仿真秀作为工程仿真领域的专业平台,见证并推动着这一变革。

1、汽车设计仿真创新

仿真技术为工程师们提供了一个虚拟的试验场。以往,在设计一款新的汽车时,工程师需要制作大量的物理模型,进行反复的测试和改进,这不仅耗费大量的时间和资金,而且一旦出现问题,修改成本极高。而现在,借助仿真技术,工程师可以在计算机中构建汽车的虚拟模型,模拟各种行驶工况,如高速行驶、碰撞、极端气候条件下的性能等。通过对仿真结果的分析,他们能够在设计阶段就发现潜在问题,并进行优化,大大缩短了产品的研发周期,降低了研发成本。

整车碰撞CAE模型(正碰、偏置碰和侧碰)

一套新手自学整车碰撞仿真分析的奥秘

2007年,新款Smart的供应商希望寻找一种新的材料以替换Sheet steel YS140作为汽车门板的材料,希望能够通过新材料给车门减重30%以上,同时该材料需要足够坚固能够满足汽车门板的要求。通过使用Granta Selector迅速寻找到了数种合适的候选材料,并且预估了不同材料的单位生成成本,最后选择了20%滑石填充聚丙烯作为新的汽车门板材料,成功减少了35%的原材料重量。

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另外,宝马汽车的供应商,也通过Granta Selector为变速箱横梁找到了新的轻量化材料,并获得了创新奖。

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2、航空航天与设计仿真

在航空航天领域,飞机的设计需要考虑空气动力学、材料力学、电子系统等多个复杂因素。仿真技术让工程师可以精确模拟飞机在不同飞行状态下的空气流场,优化飞机的外形设计,提高飞行性能和燃油效率。同时,对飞机结构进行仿真分析,确保其在承受各种载荷时的安全性和可靠性。这种虚拟的验证手段,使得航空工程师能够在实际制造之前,对设计方案进行多次迭代,打造出更加安全、高效的飞行器。

我们知道,倾转旋翼技术是一种将直升机和固定翼飞机特点相结合的先进技术,具有诸多独特之处,以镧影 R6000 为例。

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在起飞和降落阶段,镧影 R6000 的旋翼可以倾转到垂直方向,如同直升机的旋翼一样,产生向上的升力,使飞机能够在不需要跑道的情况下垂直起降,并且可以在空中悬停。这对于在空间有限的区域,如山区、城市中心、舰艇甲板等地方执行任务非常有利。

当飞机进入巡航阶段,旋翼可以向前倾转,使飞机转换为固定翼飞行模式。此时,飞机能够像普通固定翼飞机一样,依靠机翼产生的升力在空气中高速飞行,大大提高了飞行速度和效率。镧影 R6000 的最高巡航时速可达 550 公里,相比传统直升机具有明显的速度优势。

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倾转旋翼机的旋翼倾转机构是该技术的关键部分,它需要能够精确地控制旋翼的倾转角度和速度,以确保飞机在不同飞行模式下的稳定性和操控性。镧影 R6000 在这方面进行了精心设计和优化,使旋翼的倾转过程更加平稳、可靠。

为了适应倾转旋翼技术带来的复杂气动环境,镧影 R6000 的机身和机翼采用了特殊的设计。例如,其机身采用流线型设计,以减少空气阻力;机翼的形状和位置经过优化,能够在不同飞行模式下提供良好的升力和稳定性。

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倾转旋翼机设计仿真到底难吗?

3、仿真技术在工程上多功能应用

在建筑工程中,仿真技术同样发挥着重要作用。在建造超高层建筑之前,工程师利用仿真软件模拟建筑在强风、地震等自然灾害下的响应,优化建筑结构设计,确保建筑的稳定性。此外,通过对建筑内部的气流、温度分布进行仿真,能够设计出更加舒适、节能的室内环境。

在抗击新冠肺炎期间,为确保雷神山医院安全运行,中心联合达索系统和上海江达科技发展有限公司业务骨干组成分析团队,在上海超级计算中心及其合作伙伴Shanghai Ubercomputing Tech 公司的支持下,利用流体仿真技术,模拟了负压病房的气流组织和污染物扩散,通过对比多个通风系统布置方案,寻找污染物扩散最小的方案,最大程度保护医护人员和防止交叉感染;

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雷神山医院负压病房流体仿真

建立了城市级大尺度的流场模型,模拟了医院病房外废气排放对周边环境的影响,为医院整体规划设计以及医护人员、患者和公众的健康安全提供了依据。

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雷神山室外污染物扩散模拟

雷神山医院设计仿真应用与设计创新

三、工程仿真技术创新知识服务平台

当前,仿真秀汇聚了海量的仿真应用案例、教程和技术服务,为工程师、科研人员以及工程爱好者们搭建了一个交流与学习的平台。

在这里,大家可以学习到最新的仿真技术应用,分享自己的工程实践经验,共同探讨工程领域的前沿问题。无论是新手小白想要入门仿真技术,还是资深专家寻求技术突破,都能在仿真秀 APP 中找到有价值的资源。

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世界工程日,让我们一起致敬那些用智慧和汗水创造奇迹的工程师们,同时也为仿真技术在工程领域的卓越贡献点赞。仿真秀将继续陪伴大家,在工程创新的道路上不断探索前行,见证更多由仿真驱动的伟大工程成就。让我们携手共进,用工程的力量塑造更加美好的未来!

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(完)

来源:仿真秀App
Abaqus振动碰撞非线性航空航天轨道交通汽车建筑材料控制试验人工智能
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首次发布时间:2025-03-05
最近编辑:16小时前
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