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工业软件底层技术200个知识点<131-140>

作者:本站编辑      2023-12-10 08:24:31     50

工业软件底层技术200个知识点(序)

说明:

1.内容只是笔者的个人观点和意见

2.没有排序规则,也没有分类

3.为了方便碎片化阅读,每篇十个


131.图论

在数值仿真中,图论是一种重要的数学工具,用于建模和分析各种实际问题,尤其是涉及网络,连接,关系和结构的情况。图论涉及研究图和图中的结构,性质以及它们之间的关系。

图的节点代表系统中的实体,边表示实体之间的联系或关系,可以对复杂网络进行建模和分析,如社交网络,电力网络,通信网络,矩阵网格等。这些网络的拓扑结构、节点之间的关联以及信息传递都可以用图来描述。

通过图论算法,可以寻找最短路径,最优路径或者计算资源在网络中的传输效率。

对于大规模系统的仿真,图论也用于分析系统的结构特性,连通性和稳定性。它能够帮助识别系统中的关键节点或关键路径,以及分析系统的鲁棒性和可靠性;大规模矩阵计算中,可以利用图工具对矩阵进行分块,方便并行计算。

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132.特征值分析

特征值分析也被称为本征值分析特征向量分析,它用于确定线性系统中的特征值和特征向量,揭示系统的固有特性和行为。

在工程领域,特征值分析通常应用于很多方面,比如:

结构分析中确定结构的自然频率,振动模态和固有振动形式;确定材料的弹性性质,如材料的刚度矩阵;在电力工程中,分析电力网络的固有模态和稳定性,以评估系统的运行稳定性和响应;在EDA中,用于电路仿真和分析,半导体器件建模,电路优化,信号处理以及验证。

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133.图像识别技术

图像识别技术是一种通过计算机视觉和机器学习方法,对数字图像进行分析,处理和理解的技术。它能够识别分析图像中的特征模式和对象,用于各种应用,如人脸识别,物体检测,医学影像分析,自动驾驶等。

通过图像处理技术,提取图像中的特征,包括边缘,纹理,颜色,形状等;利用机器学习和深度学习技术,训练模型识别不同的图像特征和模式。常用方法包括卷积神经网络(CNN),支持向量机(SVM)等,将提取到的特征输入训练好的模型中,进行图像分类和识别。模型通过比对输入图像的特征与已学习的模式进行匹配,从而识别图像中的物体或模式。

随着图像识别技术的普及,以后会有更多的应用集成到已有的设计仿真类工业软件中。

134.Response Surface Optimization

响应面优化是一种数值优化方法,用来解决复杂系统的优化问题,通过构建和利用响应面模型来代替实际系统,以便更快速地找到最优解。

响应面模型是一个数学函数,用于近似描述系统的输入和输出之间的关系。通过收集实验数据或模拟结果,可以拟合出这个模型,从而预测在不同输入条件下系统的行为。在优化过程中,该模型能够代替真实系统进行计算,加快了优化过程并提供了更快速的结果,优化的目标过调整设计变量来最小化或最大化响应面模型的目标函数值。

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135.Inflation网格算法

网格剖分算法中的Inflation方法是一种用于在几何体表面附近生成更密集网格的技术。它通常用于CFD中,以更精确地捕获物体表面附近的流场细节。

算法实现:通过对模型的几何表面进行展开或放置多个层次的表面网格,创建一个距离实体表面一定距离的“壳层”。在“壳层”内外,按照一定规则逐步生成网格层,使得网格的密度逐渐增加,以逼近原始表面。为了确保网格层次的平滑过渡,对相邻网格层之间的节点进行插值或者某种过渡方式的处理,以确保网格的连续性和光滑性。

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136.光线追踪几何光学

光线追踪是一种用于模拟光在场景中传播的计算方法。它模拟光线从观察点或光源发射后,在场景中的传播路径和与物体表面的相互作用。通过跟踪光线的路径和相交情况,光线追踪可以计算出观察点收到的光线,用于生成逼真的图像或模拟光学系统。

光线追踪和几何光学都是用于描述和模拟光在空间中传播和相互作用的方法,但它们有不同的着重点和应用范围,同时也存在一定的关联性。

光线追踪和几何光学都是一种简化的光学模型。它们都使用光线模型来描述光的传播和相互作用,但处理的角度和精度不同:几何光学主要采用射线模型,通过描述光线沿直线路径传播,并基于几何规则和光学定律(如反射定律和折射定律)来解释光的反射,折射和成像等现象;光线追踪也使用射线模型,但更进一步,通过模拟光线在场景中的传播,反射,折射和吸收等过程来生成高质量的图像,更加注重光线与场景中物体的相互作用。

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137.离散元方法

Discrete Element Method, DEM是一种数值计算方法,用于模拟和分析颗粒材料的运动和相互作用。它将颗粒物料看作是由多个离散个体(如颗粒、球体或基元)组成的集合体,通过描述和模拟这些个体的运动和相互作用来分析颗粒体系的行为。

在离散元方法中,颗粒系统中的每个颗粒都被看作是一个独立的实体,具有一定的质量,形状,运动状态和相互作用规则。这些颗粒在空间中的运动受到外力的作用,如重力,惯性力和颗粒间的碰撞力等。通过描述和计算颗粒间的相互作用力,可以模拟颗粒在不同条件下的运动,堆积,流动和变形等行为。

更多信息参考:

离散元方法(DEM)简介

ANSYS收购“离散元”软件Rocky

138.2.5D理论

2.5D理论有两个应用场景,一个是几何,一个是矩量法仿真。

早期的一些业务结构和几何都是二维的,比如楼房图纸,GDS数据,后来为了三维建模,将二维数据简单在高度方向进行拉升(Extrude)生成实体。为了区分纯三维建模,把这种建模方法称为2.5D建模。

在矩量法中,理论上需要求解XYZ三个方向电磁分量,但在类似PCB结构中,Z方向结构比较规则,虽然使用了三维的几何数据,但无需求解Z方向的变量,事实上也就是求解平面问题。为了区分二维和三维,这种方法称之为2.5D求解器,仅适合Z方向规则的几何,如果出现不规则形状,比如焊球则无法处理。

139.网格数据结构

在三维几何中,常用的数据结构是边界表示法数据结构,这种表示方法用拓扑和几何建立了完整通用的三维数据表达。

与之对应的网格数据则简单很多,仿真中使用点和单元连接关系则可以表达。但在网格生成和优化中需要用到更为复杂的数据结构。比如需要查询某个点和哪些边,哪些面,哪些单元相接触。网格加密中,找出一个单元一定范围内的单元,网格排序重编号等等。仅仅有点和单元数据是不够的,需要更多数据来表达,比如类似半边结构的拓扑,建立网格数据库等等。

另外网格数据普遍较多,不仅从功能上,还要从性能上考虑。

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140.热应力分析
热应力分析是研究物体温度变化下所产生的应力和应变的一种技术。温度变化会导致物体内部的热膨胀或收缩,从而产生应力,影响结构的稳定性和性能。比如最常见的芯片发热导致引脚脱落,路面收缩膨胀。

热应力分析属于多物理场耦合分析,有限元分析中通常做法是:先进行温度有限元计算,然后将计算结果的温度分布,作为荷载加载到节点上进行应力应变计算。这是一种典型的单向弱耦合分析方法。

热应力分析是最简单的一种多物理场耦合分析

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