案例分析: MSC为 TEN TECH LLC 提供完整 CAE 平台
MSC为 TEN TECH LLC 提供访问 MSC One——完整 CAE 平台的权限
基于采访: William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC
概述
MSC Software 创造性开发了许多航空航天行业所依赖的技术。公司的旗舰产品 MSC Nastran 可以分析和预测应力和应变、振动和动力学、声学以及进行热分析。 同样，MSC Marc 和 MSC Adams 也被视为非线性仿真和运动学领域的领导者。
TEN TECH LLC 是一家位于洛杉矶的工程咨询公司，从事复杂的工程有限元分析。 作为航空航天和国防工业、振动和热分析的专家，TEN TECH LLC 依赖 MSC 的解决方案。 TEN TECH 所做的所有工作都是为了避免实际应用中出现问题。 为了验证这些设计，需要复杂的多物理场分析和高精度的高性能求解器。 TEN TECH LLC 作为一家小型企业，集团领导对采购高端 CAE 软件始终有心无力，因为高性能和准确性就意味着高成本。 目前，公司采用的是 MSC One。
MSC One 是一个集成了多款MSC产品的CAE仿真平台，允许客户在基于口令许可的系统中组合使用 MSC Software 的仿真产品。 MSC One 按年为单位进行租赁，提供高效的解决方案和一套多学科工程软件工具的使用权限。
对于 TEN TECH LLC 而言，能够轻松访问多种 MSC One 产品组合，包括 MSC Nastran、Adams 和 Marc 等 MSC 的所有核心产品，以及用于热和 CFD 分析的 Sinda 和 SC/Tetra，是一个利益最大化的选择。 通过“签入、签出”口令系统以访问各种工具，使 TEN TECH 的团队能够解决客户的振动、非线性、热和 CFD 问题，并且成本较低。
最近，TEN TECH LLC 的结构力学小组正在参与望远镜结构的开发，为支持验证偏振背景辐射望远镜阵列实验（POLARBEAR-2）的结构提供专业的有限元分析知识。
POLARBEAR-2 由西蒙斯基金会资助的一项国际合作项目，参与者来自 8 个国家和 20 个机构。 西蒙斯阵列位于智利的阿塔卡马沙漠，由三个偏振背景辐射望远镜组成，将探测天空发现宇宙大爆炸后的变化。
“我们依赖 MSC Apex 和 MSC Nastran 来进行这些复杂结构的分析任务。 与传统工作流程相比，MSC One 让我们更轻松” - William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC.
挑战
随着望远镜进入最终设计阶段，TEN TECH LLC 的工程师建立了高精度有限元分析模型以及大型计算流体动力学 (CFD) 模型，以研究望远镜在恶劣环境下的结构强度（智利沙漠包括极端风况和剧烈地震等恶性事件）。
TEN TECH 团队在验证过程中必须考虑非常恶劣的沙漠环境，以及仪器所应具备的高精度要求。 设计的最初目标是确定结构的动力学特性，包括其精密机构的自激振动和抖动，以及环境振动，如地震活动或简单的准静态加速度。
TEN TECH 采用 CAD-有限元建模 的方法，直接利用望远镜的大型系统级 3D CAD 组件（5000 多个零件），这些组件由大量加工零件、支撑桁架和薄壁结构组成。
除了进行动力学分析外，其他几个分析还需要一个精细的应力模型。 考虑到建模任务的复杂性，我们选择了单一的高精度建模方法。 动力学响应分析是在相同的、非常精细的“应力”模型上进行的。 毋庸置疑，模态分析和动态响应需要高性能求解器。
“我们从多种主流的 CAD 软件工具中获得原生 3D CAD 几何图形。 使用 MSC Apex，能够轻松地导入、清理和简化几何图形，即使对非常大的装配体也是如此。MSC Apex 为我们的分析师提供了更加简化的几何处理、网格创建的工作流程。 MSC Apex 是处理复杂、大型装配结构的必备品！” - William Villers, CTO & Director of Engineering at TEN TECH LLC。
1 of the 3 POLARBEAR-2 telescopes in Chile
解决方案
团队首先使用 MSC Apex 轻松导入大型 Solidworks CAD 装配体，导入后保持装配关系。 如此可以帮助 TEN TECH 工程师系统性的进行模型处理及网格划分。
TEN TECH 的工程师利用 MSC Apex 的删除特征功能轻松简化望远镜的大型部件，并使用面网格和四面体网格组合的方式对模型进行网格划分。
子装配体之间的弹簧和紧固件连接在MSC Apex中都可以定义，而焊接部件则使用粘接的方式进行定义。值得一提的是，MSC Apex的中间面提取功能非常出众，望远镜中很多的薄壁结构的中间面提取都是自动执行。
在罕见的不完整模型实例中，TEN TECH 工程师能够通过将边缘和面拖动到位来快速校正几何形状。
在整个网格划分过程中，得益于MSC Apex网格质量校核功能，在完成一个模型网格化之后，软件自动检索网格质量，合格则继续进行下一个，不合格会报出问题所在原因供参考修正，如此以保证最终的装配件完成网格划分后都是有效的。 最终组装了一个 1200 万自由度顶级有限元模型，用于使用 MSC Nastran 求解器进行线性静态和动态分析。
结果
TEN TECH 团队能够从原生 CAD 文件开始，对复杂装配模型快速网格化和运行有限元仿真分析。 MSC Apex 允许客户对组件进行分析，并“在第一时间”构建一个非常大且复杂的模型。 与传统工作流程相比，借助 MSC Apex，工程师们将“CAD 到 有限元建模 到分析”的时间缩短了 25%-30%。 同时，他们为客户提供了高保真、可靠的模型。
MSC Nastran 的高性能在整个项目中得到突出体现：通过其超快速迭代求解器和 GPU 加速线性静力学处理，到组件模态自动合成 (ACMS) 和用于大型动力学问题的分布式内存并行 (DMP) 求解器，MSC Nastran 完美地执行并交付了在设计中达到适当置信水平所需的高度准确的结果。
TEN TECH 计划通过 MSC One 进一步使用 MSC 的产品，包括 Sinda、Adams 和 MSC Nastran。且 MSC One 的价格使 TEN TECH 实现财务自由。
关于TEN TECH LLC
TEN TECH LLC 是一家在 ITAR 注册的工程咨询公司，总部位于加利福尼亚州洛杉矶，提供设计、测试和分析服务以及软件销售、培训和支持。
TEN TECH LLC 工程服务通过使用先进的数值技术（如有限元、有限差分、格子玻尔兹曼和边界元方法）提供结构动力学、流体和热分析与模拟领域的专业知识。
TEN TECH LLC Software Solutions 是 MSC Apex 精英合作伙伴之一，也是 MSC One 系列产品（包括 MSC Nastran、Adams、Marc、Sinda、Patran）的北美授权经销商。
