項(xiàng)目介紹

    聯(lián)想集團(tuán)成立于1984年，是一家具有30年歷史的跨國科技公司，在中國北京和美國北卡羅來那州均設(shè)有總部。2013 年，聯(lián)想成為了世界上首屈一指的個(gè)人計(jì)算機(jī)制造商。聯(lián)想的產(chǎn)品包羅萬象，從個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)到工作站、服務(wù)器、電子存儲(chǔ)設(shè)備以及智能電視等等一應(yīng)俱全。聯(lián)想在全球60多個(gè)國家和地區(qū)設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷世界160多個(gè)國家和地區(qū)。

挑戰(zhàn)

    計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的競爭日趨激烈，迫使各大計(jì)算機(jī)制造商不斷降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，同時(shí)提升產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法要經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造樣品、測試、修正、重新制造樣品、重新測試這一系列步驟，而這已無法滿足當(dāng)今產(chǎn)品開發(fā)與上市的節(jié)奏。

    因此，聯(lián)想尋助于計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 工具，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期對(duì)產(chǎn)品在載荷（如沖擊和振動(dòng)）下的機(jī)械特性進(jìn)行仿真與評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化。憑借這種方法，可以盡早發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量問題并進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，以此縮短產(chǎn)品開發(fā)周期并降低成本。如今，CAE 技術(shù)在聯(lián)想的生產(chǎn)制造過程中扮演著舉足輕重的角色。

    起初，仿真過程中的前處理任務(wù)需要占用工程師80%的時(shí)間。盡管一些CAE軟件中也提供了前處理工具，但面對(duì)日漸復(fù)雜的分析與分秒必爭的開發(fā)過程，這些前處理工具便顯得力不從心，無法滿足制造商的要求。此外，這些工具也無法保證前處理網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。其網(wǎng)格劃分質(zhì)量距聯(lián)想和其他高科技制造商對(duì)精細(xì)化設(shè)計(jì)的要求尚有一定差距。

    為提高效率、提升網(wǎng)格劃分質(zhì)量并縮短CAE仿真時(shí)間，聯(lián)想的工程師們需要一款可以真正滿足科研與工程創(chuàng)新需求的強(qiáng)大前處理工具。而作為Altair HyperWorks中重要模塊之一，HyperMesh便成為了他們的不二之選。

    HyperMesh是一款高性能的有限元前處理器，可為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能分析提供良好的交互式可視化環(huán)境。

解決方案

    2000年，聯(lián)想在其位于北京的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中心搭建了CAE技術(shù)平臺(tái)，完美支持聯(lián)想所有產(chǎn)品系列的開發(fā)，IdeaPad、IdeaCentre、LePhone、LePad、ThinkCentre和ThinkServer 等無一遺漏。與此同時(shí)，聯(lián)想還在新款ThinkPad的預(yù)研評(píng)估過程中應(yīng)用了仿真技術(shù)，進(jìn)行了新材料的應(yīng)用研究及高可靠性分析。聯(lián)想堅(jiān)信，先進(jìn)的仿真技術(shù)定能掀起產(chǎn)品創(chuàng)新熱潮，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升、開發(fā)周期縮短、成本優(yōu)化等諸多方面的改進(jìn)。

    “Altair HyperMesh不僅是聯(lián)想全線采用的前處理平臺(tái)，更是聯(lián)想提升CAE 效率的法寶。”LBG NB總監(jiān)辛志峰說道。“例如，在 2003年，我們使用另一家公司的前處理工具對(duì)一部手機(jī)進(jìn)行了建模與求解。結(jié)果，從開始建模到完成仿真花費(fèi)了近一個(gè)月的時(shí)間。而 2006年，我們和Altair公司合作，將HyperMesh與我們的求解器結(jié)合使用。結(jié)果，我們僅用一周的時(shí)間便完成了對(duì)一臺(tái)由 150 萬個(gè)元素構(gòu)成的筆記本電腦的仿真。”HyperMesh快速精確的仿真結(jié)果正是聯(lián)想所尋求的，其網(wǎng)格劃分的可靠性極高，藉此設(shè)計(jì)者能夠快速完成建模與分析，從而縮短開發(fā)周期。

計(jì)算機(jī)風(fēng)扇的實(shí)體CFD網(wǎng)格

聯(lián)想使用HyperMesh構(gòu)建由 150 萬個(gè)單元組成的筆記本電腦的復(fù)雜有限元模型

    面對(duì)如今的全球態(tài)勢(shì)，電子行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)必須始終堅(jiān)持前沿產(chǎn)品的創(chuàng)新及產(chǎn)品開發(fā)效率的提升，方能在競爭中立于不敗之地。而電子行業(yè)的工程師們也同樣面臨著挑戰(zhàn)，需要在不斷降低成本的同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)品朝更小、更薄、功能更強(qiáng)的方向發(fā)展。因此，如今的電子行業(yè)若要快速地將最佳產(chǎn)品推向市場并始終走在技術(shù)的最前沿，優(yōu)化技術(shù)便必不可少。

    在很多世界領(lǐng)先的電子公司中，工程師們借助優(yōu)化技術(shù)迅速為復(fù)雜程度不斷攀升的產(chǎn)品找到了最佳創(chuàng)新型設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化技術(shù)帶來了諸多裨益，更為設(shè)計(jì)者和工程師們提供了前所未有的廣闊選擇空間。

    基于HyperMesh在節(jié)省時(shí)間、提升產(chǎn)品質(zhì)量方面的突出表現(xiàn)，聯(lián)想的工程師們又利用HyperWorks中的OptiStruct進(jìn)行了硬盤驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)。硬盤設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一在于硬盤驅(qū)動(dòng)器在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生共振，從而導(dǎo)致噪聲、振動(dòng)和磁盤磨損。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由金屬板構(gòu)成，易受其內(nèi)部零件振動(dòng)的影響。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對(duì)金屬側(cè)板進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以增加其剛度，進(jìn)而改變整個(gè)系統(tǒng)的固有頻率，使其避開硬盤驅(qū)動(dòng)器工作頻段便成為了解決問題的突破點(diǎn)。

    “在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中，直到樣機(jī)測試時(shí)才會(huì)知道是否存在共振問題。”辛總監(jiān)說，“若發(fā)現(xiàn)共振現(xiàn)象，也只能采用加橡膠墊等補(bǔ)救措施來解決。這并沒有從根本上解決共振問題，而且需要不斷進(jìn)行試驗(yàn)。很顯然，這種方法延長了設(shè)計(jì)周期。”

    然而，借助OptiStruct對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，聯(lián)想即能克服很多嘗試法中的固有缺陷。“通過在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期使用OptiStruct對(duì)幾個(gè)主要部件進(jìn)行形貌優(yōu)化，我們的產(chǎn)品不再需要反復(fù)試驗(yàn)，更有效地避免了共振的發(fā)生，進(jìn)而縮短了設(shè)計(jì)周期并提升了產(chǎn)品質(zhì)量。”辛總監(jiān)說道。

    聯(lián)想的工程師們借助OptiStruct展開了模態(tài)分析，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的固定側(cè)板進(jìn)行了優(yōu)化，從而避免與硬盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)120Hz的固有頻率發(fā)生共振。

使用OptiStruct對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)箱面板進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以消除共振

優(yōu)化后的機(jī)箱上的模態(tài)分析

    “在計(jì)算機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行優(yōu)化分析可以提高產(chǎn)品質(zhì)量并縮短設(shè)計(jì)周期。”辛總監(jiān)說道。“優(yōu)化后的結(jié)果對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的模態(tài)分析都有巨大影響。因此，該方法對(duì)我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)意義非凡。”

    “利用優(yōu)化技術(shù)快速確定設(shè)計(jì)方向是今后電子行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。決策者能夠在設(shè)計(jì)初期衡量不同方案時(shí)以科學(xué)、客觀、量化的方式快速確定正確的設(shè)計(jì)方向尤為重要。”辛總監(jiān)指出。

結(jié)論

設(shè)計(jì)速度與產(chǎn)品質(zhì)量的雙重提升

    HyperMesh現(xiàn)已成為聯(lián)想強(qiáng)大的CAE建模平臺(tái)，幾乎可滿足所有的工程需求。此外，聯(lián)想還將HyperMesh的友好界面與CFD軟件相結(jié)合，充分利用強(qiáng)大的幾何處理功能在設(shè)置邊界層和流體邊界條件時(shí)快速生成高質(zhì)量的CFD單元。聯(lián)想正在CFD領(lǐng)域中使用 HyperMesh精確生成流體網(wǎng)格。

    “在過去的10年中，聯(lián)想在CAE技術(shù)上取得了迅猛的發(fā)展，這對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新均大有裨益。”辛總監(jiān)說道，“我認(rèn)為，在這10年中，Altair的前后處理技術(shù)也同樣取得了驚人的進(jìn)展。它可以滿足越來越多的計(jì)算網(wǎng)格需求，同時(shí)提高精度與效率。Altair不僅為我們提供了功能強(qiáng)大的軟件，還提供了專業(yè)的技術(shù)支持；得益于該平臺(tái)，我們的效率獲得了大幅提升。”

    Altair基于HyperWorks的CAE 平臺(tái)不僅可顯著改善前后處理功能，還能對(duì)設(shè)計(jì)過程與結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，充分滿足了在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)加快推廣速度這一訴求，因而對(duì)于整個(gè)聯(lián)想集團(tuán)而言至關(guān)重要。

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本文標(biāo)題：HyperWorks在聯(lián)想集團(tuán)的成功應(yīng)用

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