攻克复杂结构高性能计算难题的超单元仿真技术新书上市（评论赠书）

导读：你是否在工程研发中遭遇过这些难题？大型复杂模型计算时，电脑像蜗牛一样缓慢，漫长的等待严重拖慢项目进度；高昂的计算成本，让预算捉襟见肘；与合作伙伴共享模型时，又担心核心数据泄露；想要深入分析复杂结构关键区域，却因计算负担望而却步。现在，超单元仿真技术强势来袭，一站式攻克这些难题！

近日，由仿真秀优秀讲师—CAE之家老师编著，经清华大学出版社于2025年3月公开发行的，全网首本《超单元法应用实践-以汽车仿真为例》专业图书全面上市啦。该图书的配套视频教程已发布在仿真秀官网《各种超单元法在产品开发仿真应用及实战技巧27讲》。

一、图书简介

这本图书内含436页75万字，附带丰富的案例模型学习，会让你体会到高效超单元仿真带来的乐趣，而且会使枯燥的仿真变得丰富多彩，也会让你解决问题的思路更清晰，会不断增加和丰富你的仿真内力和修为。

二、超单元仿真技术应用

在一个整体模型中，切割出部分模型(关注区域)，将切割的区域模型通过模态、矩阵或传递函数等进行表示，同时提取出相应的矩阵或参数，这一过程称为超单元生成（缩聚）。然后在对整体模型进行分析，此时的整体模型包括生成的超单元模型和剩余的部分模型（也称为残余模型），超单元模型即用这些“表示”来替换切割出来的部分模型；进而将此两部分模型组合成整体模型进行相应的工况分析。这样的一种操作方法或建模方法，我们称之为超单元法。

图1 超单元模型的典型应用流程    

2、超单元仿真技术：重塑工程分析新未来

在航空航天、船舶制造、建筑工程和汽车工业等领域，产品和项目正朝着复杂化和精细化方向发展。在这样的大趋势下，传统仿真分析技术，在面对大型复杂结构时，常因计算效率低下、数据安全难保障等问题，拖慢研发进程。超单元仿真技术的出现，为这些难题提供了系统性解决方案。

以整车传递路径分析为例，近五百万级规模的模型，使用传统分析方法需近三小时，而超单元方法仅需近五分钟，将计算时间大幅缩短。这项技术通过对结构的科学分解，有效降低模型自由度，让计算变得高效便捷。超单元仿真技术堪称计算效率的革新者。

同时，超单元仿真技术为企业节省大量计算成本。其降低了对硬件设备的要求，避免企业投入巨额资金购置高性能计算设备，减少了设备的运维成本。不仅如此，缩短的计算时间，降低了人力和时间成本。

在数据安全层面，超单元仿真技术也表现出色。它仅以矩阵或参数表征模型，可帮助企业在分享模型时对关键信息进行保密，既能满足分析需求，又能确保数据安全。

在复杂结构的分析中，超单元仿真技术允许设计师聚焦于关键区域，在不增加计算负担的情况下，对复杂或关键部位进行深入的优化设计，助力设计师做出更科学的决策。

总之，无论您是航空航天领域追求轻量化与高性能的工程师，还是汽车行业致力于提升驾乘体验的研发者，超单元仿真技术都能为您赋能。

下图为整车模型分解成 TB 模型和底盘模型。

根据计算结果可以看出，对于一个近二百万个单元的整车模型，其计算时间由原来的 12 小时缩短至 4 小时，模态超单元精度较高，能满足整车计算要求，其余整车可采用该超单元结果进行工况求解。

4、超单元在路噪仿真中的应用

要想获得更高精度的路噪仿真结果，需要考虑轮胎模型，由于轮胎的结构非常复杂，呈现高度的非线性，常常借助像ABAQUS工具进行充气、旋转、承压等仿真，然后再通过超单元方法进行缩减将非线性轮胎模型转化为NVH计算的线性轮胎模型，缩减后的线性轮胎保留了非线性轮胎结果，从而达到轮胎模型建立的目的。

在整车及新能源领域，通过采用超单元方法进行整车柱碰优化，快速评估关键零部件或系统的受力，进行传递路径优化设计。

三、评论赠书活动

本文整理自《超单元法应用实践-以汽车仿真为例》一书。强烈推荐读者订阅及分享给感兴趣朋友。

为加速产品的快速迭代开发，高效合适的仿真优化方法非常重要。通过将多年的实际工程中的一些超单元使用方法，梳理及整理分享出来，更为详细的内容请参阅《超单元法应用实践——以汽车仿真为例》一书，相应的配套视频课程可关注在仿真秀平台上的系列课程《史上最全超单元在产品开发仿真中的系列应用28讲》，该系列课程专注于实际工程，可拓展为同类型的问题分析，适用于机械、汽车、新能源、船舶等行业及专业，欢迎各位关注。