縱觀過去1 0 0 年間飛機的演進變革，技術發(fā)展的步伐清晰可見。在航空航天與國防行業(yè)發(fā)展的最初階段，飛機制造主要采用木材與織物。到1919年，首架全金屬飛機初翔長空。Junker sJ-13（后來稱為F-13）不但是首架全金屬飛機，而且在技術上實現(xiàn)的飛躍也使其成為首架實用性懸臂式單翼機。

    僅僅在5年之后，Junkers的飛機供貨量即已占全球運輸機的40%。1933年，另一架創(chuàng)新型飛機道格拉斯DC-1首次升空。DC系列飛機（DC-1、-2與-3）大獲成功。以科技推進設計與成形的方法是此款飛機設計的關鍵要素之一。其成形歸功于廣泛的風洞測試，這些測試降低了機翼/機身接縫湍流，同時增強了襟翼的有效載荷。最近，兩款更具創(chuàng)新性的飛機設計是洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin）的F-117隱形飛機和波音（Boeing）787產(chǎn)品創(chuàng)新的各個階段都采用可使這些設計得以實現(xiàn)的關鍵技術。拜20世紀70年代后期開發(fā)的工程軟件與計算功能所賜，F(xiàn)-117擁有與眾不同的網(wǎng)格曲面外形。Lockheed Martin公司開發(fā)的計算機程序名為Echo，能夠使飛機實現(xiàn)隱形。目前，Boeing 787有望成為首架大部分結構采用復合材料制造的商用飛機。

    從航空航天與國防行業(yè)的發(fā)展史可以非常清晰地看到，重大突破（無論是飛機、衛(wèi)星、宇航員太空服還是其它成功的新產(chǎn)品）的動力來自于材料、技術與方法領域的創(chuàng)新。SIMULIA的現(xiàn)實仿真解決方案使企業(yè)能夠改進現(xiàn)有工藝并開發(fā)新方法。我們的研發(fā)團隊致力于開發(fā)新的分析功能，改進高性能計算，實現(xiàn)真正的多物理場仿真，同時還可提供完成多領域優(yōu)化所需的工具。這些功能旨在為行業(yè)特定的工作流程提供支持，而且也是推進航空航天與國防創(chuàng)新的基石。

新趨勢：仿真事件，而不僅限于載荷工況

    傳統(tǒng)上分析航空航天與國防結構是為了滿足特定載荷工況。這種載荷工況可能是靜態(tài)載荷、動態(tài)載荷或熱載荷。但實際上，飛行器受到的影響包括“事件”，而不僅僅是“載荷工況”。例如，起落架的載荷工況可能是特定的垂直力和側向力。可以把它與實際降落事件對比，此過程中需要放下起落架，起落架鎖定到位，起落架需承受空氣動力，在降落之前有可能受到鳥類或碎片撞擊，然后在著陸時會受到跑道沖擊。為限定代表上述事件的載荷工況已經(jīng)做出了一些假定。公司目前正在減少其所做假定的數(shù)量，以便更精準地仿真此事件并了解其產(chǎn)品的性能。為了逼真地仿真此事件，相關計算機模型必須整合機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、流體建模、顯式動態(tài)沖擊建模、非線性應力分析、接觸行為以及損傷模型（甚至可能還包括復合材料損傷模型）。此外，業(yè)界還希望能夠優(yōu)化這些復雜的模型。

    Abaqus FEA可提供執(zhí)行完整事件仿真所需要的技術，這種技術使企業(yè)能夠大力發(fā)展其方法，從而充分發(fā)揮這些現(xiàn)實仿真功能的優(yōu)勢。

大規(guī)模非線性分析

    傳統(tǒng)上非線性分析用于在組件層面了解接合細節(jié)、故障模式以及復合材料斷裂問題。目前，非線性FEA更多是用于整體航空器結構的大規(guī)模仿真，如：機翼組件、機身框體和尾翼2。以前，此類分析只是作為設計末期或者更靠后期階段的終極任務，用于解決與制造或認證相關的難題。不過，制造商目前正在開發(fā)一些分析方法與工藝，能夠早在制造和測試之前的設計階段即可應用高級非線性分析。

    高性能計算（HPC）是大規(guī)模非線性仿真的關鍵需求。大型航空航天模型可能有1000~2000萬的自由度（DOF）、5000多個獨立部件、10000個緊固件定義以及接觸和粘結面定義。解決這些大規(guī)模問題需要幾十、乃至幾百個處理器并行工作。SIMULIA開發(fā)團隊正在開發(fā)能夠充分發(fā)揮當今計算資源優(yōu)勢的新算法。

全盤掌控

    新方法的開發(fā)與實施帶來了一種需求，要將這些方法作為標準程序來獲取和共享。大型模型與多重仿真運行任務也帶來管理與保護新建數(shù)據(jù)的需求。SIMULIA開發(fā)了新的仿真全生命周期管理（SLM）解決方案。新產(chǎn)品套件可提供在線協(xié)作功能，使分散的團隊能夠輕松共享仿真方法和結果，從而大大提高對決策過程的信心。此外，它還能夠提供在個人級、工作組級和/或企業(yè)級進行仿真數(shù)據(jù)管理的功能。數(shù)據(jù)管理包括流程、模型文件、配置數(shù)據(jù)、需求以及結果。

客戶是關鍵

    Kyle Indermuehle說：我們新產(chǎn)品功能的開發(fā)很大一部分源于客戶要求的增強功能以及與客戶及合作伙伴的直接合作。其中與波音商用飛機集團的合作使我們能夠在Abaqus/Standard中提供虛擬裂紋閉合技術（VCCT）。SIMULIA還參與了FAA卓越中心研討會和CMH-17（復合材料手冊）工作組。通過與行業(yè)及客戶開展合作，我們不僅能夠充分了解航空航天與國防行業(yè)的工藝與仿真要求，同時還能集中開發(fā)力量解決實際工程難題。

作者簡介：

Kyle Indermuehle現(xiàn)任SIMULIA行業(yè)解決方案經(jīng)理，致力于航空航天與國防行業(yè)（尤其是復合材料方面）的研究。在SIMU?LIA任職之前，Kyle曾經(jīng)參與過各種航空航天項目，包括Pratt & Whitney RL10B-2火箭引擎、無人飛行器分析與測試以及衛(wèi)星研究。Kyle分別在普渡大學（Purdue University）和加州大學圣地亞哥分校（UCSD）獲航空航天工程理科學士學位和結構工程理科碩士學位。