中科院深圳先进技术研究院

中国科学院深圳先进技术研究院(htpp://) 产品与工程仿真实验室介绍 一、总体概述 中国科学院深圳先进技术研究院成立于2006年9月，致力于解决制造业、现代服务业和医疗器械业的核心、共性关键技术问题，提升粤港地区及我国制造业、现代服务业和医疗器械业的自主创新能力，推动我国自主知识产权的新工业的建立，并努力建设成为国际一流的工业研究院。 (一) 人才状况 经过短短四年的发展，截至2010年10月，先进院共储备10位“千人计划”；入选广东省首批创新科研团队，引进７位非华裔外籍科学家。先进院制定全球招聘战略，已从10个国家和地区招贤纳才，现有员工1154人，其中，博士240人，164位博士具有海外经历。一人当选中国工程院院士，17人分别入选“新世纪百千万人才工程”国家级人才、中科院“百人计划”、深圳市“双百计划”和先进院“百人计划”；48人被认定为深圳“国际级、地方级、后备级领军人才”。2009年６月中组部将先进院纳入“海外高层次人才创新创业基地(千人计划基地)”。2009年7月，先进院被中编办正式批准纳入国家研究院所系列。 (二) 科研成果 截止2010年5月，先进院共获得各类科研经费3.8亿元，在研项目375项，获国家重大专项、863、973、科技支撑计划、国际科技合作等86项，中科院、广东省、深圳市项目242项，主持973重大基础项目一项，实现了深圳市“零”的突破，国家自然科学基金项目录取率达33.3％；专利申请累计受理258项，国际专利10项；发表论文1191篇。同时，建成国家、广东省、深圳市11个重点实验室，各级公共技术平台６个，还与企业共建４个实验室。 (三) 产业孵化 截至目前，先进院已与企业签订工业委托合同122项，合同金额近5000万元，带动新增工业产值过10亿元，覆盖产品工业产值50亿元，是推动产业“微笑曲线”由低端向上运动的加速器。前不久，中科院深圳现代产业技术创新和育成中心隆重开园，中科院深圳先进技术研究院携其孵化的32家高新技术企业入驻，总资产规模逾12亿元。预计3‐5年内，育成中心将在机器人、数字城市、生物医药、新能源与新材料等４大战略性新兴产业领域，孵化、育成不少于100家高新技术企业，由此形成产业集群。 (四) 公共服务 为满足和服务地方产业需求，深圳先进院现已建成了７大公共技术平台，包括深圳市计算机辅助工程分析公共技术平台、广东省装备制造业数字化设计公共技术平 台、粤港制造业现代工业设计公共平台、节能环保技术平台、三网合一解码平台、物联网公共平台等。同时，建有广东省机器人与智能系统重点实验室、深圳市射频集成电路重点实验室、深圳市低成本健康重点实验室等11个重点实验室，并与企业共建实验室４个，包括美的仿真技术联合实验室、高速EPS包装联合实验室、 THz医学影像联合实验室、经典生命科学研究联合实验室。这些技术平台和实验室在服务地方经济、促进经济转型等方面，正发挥着越来越显著的作用。 院下属的”工程仿真实验室”成立于2006.12月，2007.7月成立深圳市南山区CAE公共技术服务平台，2008.7升级为深圳市计算机辅助公共技术服务平台，2009.7分别发展为广东省装备制造业数字化设计公共技术服务平台，粤港现代工业设计公共技术服务平台。平台定位于提升中国制造业核心竞争力和企业自主创新能力，致力于利用CAE技术开展前瞻性、共性和关键性的制造业先进技术研究、服务、培训及推广，以推动装备制造业的转型、升级和振兴。目前在运动及控制系统分析、机械装备、结构设计、强度及疲劳分析、机加工刀具切削分析、碰撞冲击分析、热分析、振动与噪声、分析智能家电、信息电子、汽车配件、模具加工、船舶流体分析、行业软件开发、芯片封装过程、电子产品抗冲击和跌落仿真、高度非线性材料本构研究、机械系统与控制系统联合仿真、注塑模流分析及模具结构寿命预测、电磁场仿真及优化分析、钢结构稳定性分析、风机流道及叶片优化、多学科集成优化、流致噪声近场分析、血管流固耦合仿真、芯片散热设计、建筑物抗震分析等均拥有行业应用经验，已经形成了丰富的解决方案。平台广泛对外展开技术服务、技术培训、推广等服务活动，累计服务企业数： 318家。其中：技术服务企业：43家、完成技术支持及需求调研企业：67家、参与技术培训企业：46家、参与技术推广企业：162家，2010年被授予全国唯一CAE杰出贡献奖。    二、硬件及软件情况 目前CAE实验室拥有可供共享的计算设备为100万亿次每秒，配备有ANSYS，HYPERWORKS，ABAQUS，FLUENT等主流CAE软件，能够满足结构、散热、流体及电磁仿真需求，拥有高性能图形工作站18台，拥有独立培训室，可同时容纳30人，并己建立平台网站（），提供技术资料共享，己初步形成了软件、硬件、信息等为一体的平台环境。 实验室硬件与软件配置： 深圳平台现有设备情况 设备名称（规格型号） 数量 金额 曙光高性能机算机,计算能力1.4T 曙光TC5000一台，计算能力10T 联想深腾7000G一台，计算能力200T 1台 1500万元   曙光高性能机算机                图形工作站及各种软件资源  三、测试条件 中国科学院深圳先进技术研究院院开放技术平台由一系列基于仪器设备支撑的实验室组成，共设立实验室31个：产品与工程仿真技术（CAE）实验室、软件： Hyperworks, Ansys, Lighttools, Moldflow, Abaqus, Flowtherm, EFD, ICEpak 若干 500万元 HP9300工作站 1台 5万元 HP9400 工作站 1台 7万元 宝德工作站 2台 8万元 HPxw8600图形工作站 2台 10万元 HPZ800图形工作站 4台 20万 HP DL580G5 E7450 1台 15 HP ProLiant ML370G5 1台 10 DELL图形工作站 6台 30 合计： 超过 2000万元 高密度集成电路封装技术国家工程实验室、中国科学院生物医学信息与健康工程学重点实验室、中国科学院深圳超算分中心、广东省机器人与智能系统重点实验室、深圳市低成本健康重点实验室、深圳市射频集成电路重点实验室、半导体设备实验室、光伏太阳能电池实验室、精密工程实验室、汽车电子实验室、电动汽车实验室、微纳制作实验室等。 其中，CAE实验室拥有各种仿真验证测试设备，可测试包括振动、噪声、温度、光学等各种参数，拥有特种车辆混合动力系统测试平台、高性能信号发生器等设备。 （1）LMS 多通道振动噪声测试与动力学分析系统及其软件 指标：24通道电压/ICP/TEDS/电桥输入+2通道转速输入；同时支持振动噪声领域多种物理量测量，包括加速度、速度、力、位移、应力、温度、声音、扭振、转速等每通道高达102.4kHz的采样率、24位DSP技术、105dB的信噪比、2.2M采样点/秒的数据传输率；配备多个ICP型加速度传感器、ICP型麦克风、ICP型模态力锤、手持式加速度传感器校准仪、光电式转速传感器；应变模块内置桥臂电阻，可通过软件控制桥臂电阻的选择，以实现全桥、半桥、1/4桥等多种桥路配置，并通过电流入射技术自动实现桥路归零和校准。  （2）、特种车辆混合动力系统测试平台 指标：1. 发动机综合测试系统 发动机测试扭矩误差不大于所测发动机最大扭矩的±0.2%（ F•S）； 发动机测试转速的误差所测值的±0.01%； 发动机测试燃料消耗量的误差不大于±0.4%（F•S） 2. 电机测试 扭矩测量：精度：±0.1％F•S，范围：0～2000N•m 转速测量：精度：±0.1％±1个字，范围：0～12000rpm 电流、电压测量：（选用进口仪器测量）精度：±0.5％F.S 温度测量：输入信号：4～20mA；测量精度：±0.5％F•S  （3）高分辨率激光干涉仪 高精度长度测量仪器，可与使用者系统相组合的通用仪器，并适合于各种类型的工作：对移动工作台、显微镜工作台、定位工作台、计量设备或机床进行精密激光干涉量测、校准长度量测仪器、振动量测、非接触的表面形貌量测量  可对运动部件进行动态实时跟踪测量  量测范围≥2m； 量测解析度≤10nm；  工作温度范围：10℃~30℃ 采样速率≥10KHz  最大运动部件允许速度≥600mm/s  （4）矢量信号发生器 指标：频率范围：100KHz－6GHz 频率设置时间：5ms 频率列表模式设置时间：450µs 电平范围：‐144dBm－+20dBm 电平设置时间：5ms I/Q带宽（RF）：内部 80MHz 外部 200MHz  （5）其它设备     实验室拥有高性能Labview全套测试设备，噪声测量仪、光照度测量仪、风速测量仪、及热电耦等，用于满足各种领域的仿真结果的测试验证。  四、案例介绍 （1）某企业组合钻具钻柱实钻动力学模拟 运用稳定组合钻具进行近水平孔的保直、增斜和降斜钻进，取得了较好的试验效果。拟利用计算机数值模拟技术对孔底组合钻具的钻柱动力学进行分析，直观显示孔内钻具受力状况和工作状态，并对扶正器的几何尺寸、安装组合进行优化设计分析。  1.Φ113mm钻头   2. Φ112.5mm扶正器   3. Φ73mm钻杆  图 保直稳定组合钻具  图 保直稳定钻具仿真模型    （2）某企业大型搬运机械臂的运动及强度分析 应用动力学仿真、强度分析及仿真优化技术，建立搬运机械手的动力学分析模型，分析其机构运动区域，提取各部件的受力，在此基础上进一步分析大臂、小臂在负载过程中的变形量和强度等，根据仿真结果，对现有的模型进行优化。     （3）某企业汽车座椅强度及疲劳分析 分析汽车座椅在瞬态加速时强度薄弱环节，分析椅子左右、前后晃动下的疲劳寿命，分析滑轨承载能力。  （4）某企业机器人运动及控制系统的联合模拟 采用运动及控制联合仿真分析，对全向转动机器人的机构运动结构、控制系统进行综合分析，最终使控制对象和目标一致。  （5）某企业刀具切削残余应力分析 项目对钻削、扩孔、铣削等高速切削工艺进行模拟，研究刀具的应力应变，磨损及温度分布，研究刀具前角、后角及螺旋角对刀具性能的影响；在高速切削-250-200-150-100-50050100150020406080100120time(s)velocity(m/s)响应速度目标速度模拟基础上，分析硬盘驱动架切削加工后残余应力分布，分析残余应力对振动的影响，指导工艺设计，提高产品的振动特性，降低废品率。     （6）某企业轴承强度及寿命优化分析 同国外产品相比，同等材料的轴连轴承寿命一直达不到国外同类产品，导致使用材料成本的上升。项目通过对轴承3D模型进行运动仿真，并进行强度仿真分析、摩擦生热分析疲劳分析，评估产品的寿命。根据参数化的仿真模型，对比关键参数对轴承性能的影响  （7）某企业集装箱随机振动及吊装强度的高性能计算分析 集装箱对振动及强度要求较高，主要由薄壁结构组成，集装箱静力有限元分析表明结构良好，但实际却在运输过程中局部出现破坏。 项目采用高性能计算机对集装箱进行路谱的随机振动分析，从而找到破坏的问题根源。  (8)、某公司：汽车离合器设计平台软件开发 项目开发了一套针对离合器平台设计软件，完善离合器设计的数据管理，规范整个设计流程和设计管理流程提高离合器设计平台的信息化程度。 软件实现了离合器产品自动化设计、管理、性能校核等功能，提升了企业研发设计能力。  (9)、澳大利亚埃克曼及联营公司：臂力健身器有限元分析与优化 臂力健身器要求质量轻、强度高、寿命长、成本低，项目通过对臂力器的整体结构、加强筋、材料等方面进行综合优化分析，在满足性能同时，降低体积12%。  （10）EPS包装：某企业LCD显示器跌落分析 通过和高速塑胶公司合作，共同对产品的EPS包装进行设计，降低包装成本，项目通过对长城LCD显示的跌落进行分析，采用CAE仿真技术得出了产品包装结构的吸能特性。使产品重量降低10%，冲击加速度降低30%。  其它部分有项目合