分析和仿真软件已成为电子电器产品的开发

1࢟ᔇ/࢟໭ޘອ࿸ଐཽᏋॊᇜᒎฉ!分析和仿真软件已成为电子电器产品的开发、认证和成功过程中不可或缺的工具。电子电器产品制造商除了要符合美国联邦政府的规定（如电磁兼容性(EMC)和产品安全性标准）之外，还必须符合各种行业标准，例如针对电信设备制定的Bellcore标准以及有关印刷电路板强度的标准（例如，所有PCB的中心部分必须能够承受21磅的载荷）。同时，还要满足客户和市场对产品小巧轻便的要求。这些要求形成了巨大的竞争压力，促使制造商开发安全的、完美无缺的电子电器产品。当今，电子/电器产品制造商使用分析软件来仿真和评估各种产品设计的性能，包括消费类电子产品、家用电器、精密仪器、电子元器件、印刷电路板、射频(RF)设备、电机、发动机、电子控制设备、微机电系统(MEMS)、光纤网络设备、电子封装和半导体。借助分析软件，工程师可以在制造原型机和投入生产之前，对设计性能进行仿真，从而发现并解决潜在的设计问题。本指南介绍了电子电器产品制造商所面临的关键设计性能问题，并说明了在电子电器产品设计领域使用COSMOS分析软件的优势。无论是设计微型机电系统、移动通信产品，还是进行电子封装设计，电子/电器产品开发工程师都将面临两个共同的难题：时间和空间。无论开发的最终产品是什么，工程师在设计该领域的产品时，都必须将产品设计得更小巧，同时缩短产品上市时间。在这种环境下工作，工程师几乎没有时间去制造多个原型机，也没有时间通过试验发现错误从而更好地理解所设计产品的物理行为。但是，此类信息对于设计出创新的高质量产品是至关重要的。分析工具可以帮助电子/电器产品设计人员快速了解所设计产品的物理行为，而无须进行原型机制造和物理测试过程。这个过程成本高昂，而且会延长产品的设计周期。下面以电信行业中的Bellcore网络设备需求为例加以说明。为确保在发生自然灾害（如地震）时仍能提供可靠的电话服务，电信行业设立的Bellcore标准要求电信产品能够在特定物理条件（高温、高湿以及一段时间的结构振动）下持续运行，同时还要符合其它相关规定（如电磁兼容性(EMC)标准）。所有电子/电器产品制造商都能从分析和仿真技术中获益，因为这种技术有助于工程师理解其产品设计的物理行为和局限，同时无须费时费力地开发多种原型机。ଐႯഗᄏࣅೆኧ(CFD)ॊᇜ࣪᎖ಯஊ࢟ᔇᏄ໭ୈᒦ໮ഗ࣪ᆨࣞॊݚࡼ፬ሰဵऻޟᎌ፿ࡼLjಿྙ࿟ෂࡼ፝ၮ࢟വۇă•在电子电器产品开发初期进行分析•应用领域•分析范围•与3DCAD紧密集成•“Whatif”研究•多种分析类型：•热与温度场分析•振动分析•流体分析•非线性分析•电磁分析•装配体分析•3D可视化•设计交流和协同工具۾ᒎฉࡼดྏǖᏴ࢟ᔇ࢟໭ޘອఎख߱໐஠ቲॊᇜ3D中的标准FASCOMotorsGroupݧ፿COSMOS™ॊᇜྟୈLjᏴ࢟૦!࿸ଐᒦߠॊಽ፿ॊᇜଆၣۣߒீᑱᎁဴLjᄴဟ୓ຳ௿࿸ଐᒲ໐Ⴡ࣢೫40%。2•࢟ᔇॖᓤǖ外壳、包封、控制台和机架。•፝ၮ࢟വۇǖ半导体、散热片、微机电系统(MEMS)。•ದསᇹᄻǖ风扇、电机、气流。•࿴ຫ࿸۸ǖ天线、发射机、转换器。•ᇄሣ/࢟ቧ࿸۸ǖ手机、无线电设备、路由器。•਒ሏᆀ൥࿸۸ǖ放大器、交换机、中继设备。•࢟ᔇᏄ໭ୈǖ汽车零件、晶体管、电容器、开关。•ێ৛ਜ਼IT࿸۸ǖ计算机、服务器、打印机、复印机。•ଜ፿࢟໭ǖ洗衣机、烘干机、冰箱、烤箱。•ሿॅ࢟ᔇޘອǖ笔记本电脑、PDA、立体声音响、DVD播放机、数码相机。•࿸ଐଶއ/ዩᑺǖ该设计能否正常工作？设计行为是否符合设计思路？•ᎁལ࢛ǖ哪个设计方案最佳？如何淘汰较差的设计？•ቃቯછǖ如果我将它设计得更小，对其物理现象有何影响？•গศዩᑺǖ测试全新的概念，但不制作原型机。•ง௉ቶਜ਼༓ࣞǖ疲劳/故障分析、冲击试验、抖动模拟。•९੝৔ጓܪᓰ/ਖᐺǖBellcore标准、美国联邦通信委员会(FCC)标准、EMC/EMI标准。COSMOS分析软件与所有主流CAD系统紧密集成，并且直接集成到3D设计的标准，即SolidWorks®建模系统中。这意味着工程师可以在CAD模型上直接使用COSMOS分析软件，以往通过为设计重新建模才能采用分析技术的时代一去不返了。设计电子/电器产品时会遇到独特的工程难题。载荷和工作条件是什么？温度是否是重要的考虑因素？散热系统的效能是否足够？是否存在电磁和振动问题？使用分析就可以进行“whatif”研究（如果我试用这种材料，会有什么结果，或者如果我采用这类机制会有什么结果）。这种研究可以帮助工程师确定实现特定功能的最佳材料和机械设计。使用计算模型和分析软件来执行“whatif”评估可节省时间和金钱，并且有助于改善设计性能。通过将分析研究和配置管理相结合，设计人员能从众多设计中快速地识别出最佳的设计方案。።፿ഌᎮॊᇜᎌᓐ᎖৔߈န࣪࢟ᔇॖᓤ஠ቲᎌ቉ࡼ!࿸ଐăBaldorElectricCompanyဧ!፿COSMOSॊᇜྟୈཀྵۣᆐ໚ܤႥख!ࣅ૦ညޘࡼ፝ෝኹᓓྲེຢखિ߲ᔢଛࡼ!ቶถăᎧ3DCADஜමૹ߅!ĐWhatifđዐ௅!DelphiPackardElectricSystemsဵጙଜጓஏഌሌࡼ໱ޱ࢟ᔇᏄ໭ୈ৙።࿜Lj჈ဧ፿COSMOSॊᇜྟୈ౶ᎁછ࿸ଐLjಿྙሆෂೝৈܭෂᐫ੝ཽᐆሴୢࡼᓓി๤ă஠ቲॊᇜဟLjߛࡁো۾ݙ߅ᆰᄌă૾ဧဵ૵ቃࡼۍࡴᄏበຢጐభጲည߅ᆀৃDŽ࿟ᅄDž݀஠ቲॊᇜDŽሆᅄDžăॊᇜपᆍ3强度、温度控制和小型化是电子电器产品设计的关键因素。如果公司在初始设计阶段就采用分析技术来管理散热问题、验证小型化概念并考虑强度，那么它在设计初期就比竞争者更有优势。COSMOS分析软件能够确保在产品开发初期就关注这些考虑因素，使制造商在加速产品面市，降低开发成本的同时生产出品质更高、保修问题更少的产品。由于综合了各项分析技术，COSMOS软件可以帮助工程师确保产品行为不超出设计限制范围，产品更可靠，并且不会因热力、电磁或应力而出现故障。•ེᎧᆨࣞޝ分析在电子电器产品设计中是非常重要的。控制温度（无论是印刷电路板上的温度、半导体内的温度、还是计算机机箱内部的温度）都是工程师必须克服的一项主要设计难题。COSMOS分析软件可对零件或装配体进行稳态或瞬时热力分析。在对设计生成网格之后，设计人员可以设置任何相关约束，然后设置与模型的几何特征相关的功率或热通量条件。由于元器件材质的特性包括热导率、热膨胀系数和热容，设计人员可在规定的载荷和工作条件下获得实际的温度分布预测情况。•ᑩࣅ分析应用于设计许多类型的电子电器产品，尤其是运动系统（如飞机、汽车和手持类消费电子产品）使用的元器件中。要在运动环境中拥有可靠的性能，则必须了解元器件或装配体振动的自然频率以及任何可能出现的应力或偏差的影响。借助COSMOS分析软件，工程师可以模拟零件或装配体的自然频率，并使用此类信息修改设计或材质，以避免在特定区域中出现共振和偏差；或者提高性能。随机振动分析还有助于工程师增强专为地震条件下设计的电器系统，这种分析比进行物理震动测试更经济有效。通过分析可以最大限度地减少频率和振动（如在灵敏仪器设计中），或控制频率和震动的高精度（如大多数加速表中使用的硅悬臂）。•ഗᄏ分析作为一种评估散热系统和散热片效能的主要方式，在各类电子电器产品应用中是非常重要的。在散热系统（如计算机风扇）中，工程师可以使用流体分析来评估散热系统设计的效能，以及研究修改设计后的效果。在印刷电路板设计中，工程师可以使用流体分析来散热片散热的效能。无论制造商对散热系统或温度控制有什么样的需求，COSMOSFloWorks™都能提供强大的计算流体动力学(CFD)分析，从而帮助设计人员了解流体对电器系统中温度的影响。•ऻሣቶ分析使电子电器产品设计人员能够在复杂的3D模拟环境中评估产品性能，从而使设计人员能够对可能导致设备失败的不同因素进行更精确的判定。非线性分析工具在分析几何结构和材质的非线性、超弹性、蠕变、热塑性和黏弹性方面的静态和动态问题时非常有效。COSMOSM®非线性分析软件还能够分析有摩擦或无摩擦条件下的模型曲面交互的非线性接触问题。这类功能对解决印刷电路板上的小型化连接系统所引起的接触问题是非常有用的。•࢟ࠟ分析软件提供了强大的电场强度优化技术，这些技术在电子电器产品设计中经常使用。COSMOSEMS®所提供的此类分析功能对于解决电磁干扰和电磁兼容性问题也有很大帮助。KryoTech,Inc.Ᏼᆐৈཽ࢟ฎ࿸ଐࠎቤࡼྲེᇹᄻဟߠॊಽ፿೫COSMOSེᎧᆨࣞޝॊᇜਜ਼ഗᄏॊᇜ৖ถă!EMSWirelessဵጙଜጓஏഌሌࡼ၄૦૥ᐶᄖሣᒜᐆ࿜ăক໩ጓᄰਭဧ፿COSMOSॊᇜྟୈLjᏴጙোᒦቦᓍঝ࿟ࢶଝೝৈᄖሣăᑚᒬ࿸ଐభጲ൸ᔗཌચዏৃࡼ࿷ཌᒦࡼᄰቧLj༦ถ৫ߌ၊ިਭ!!100mphࡼज़ೆᏲ੗ă!Talityဵཝཆᔢࡍࡼࣖೂ࢟ᔇޘອ࿸ଐ৙።࿜Lj჈ဧ፿COSMOSஉ৩ॊᇜĂེᎧᆨࣞޝॊᇜጲૺഗᄏॊᇜ৖ถ౶ᎁ!છ࢟ᔇॖᓤ࿸ଐă!ࣶᒬॊᇜಢቯĊེᎧᆨࣞޝॊᇜĂᑩࣅॊᇜĂഗᄏॊᇜĂऻሣቶॊᇜਜ਼࢟ࠟॊᇜ4大多数电子电器产品设计人员需要做的不再只是分析单独的元器件，他们还可以利用强大的装配体分析功能。电子电器系统通常需要采用各种方法（焊接、互连、封装/防护）将各种元器件装配在一起。这些装配体（一般称为电子封装）同时会受到元器件层和装配体层的热量、压力、振动、碰撞和电磁场的影响。由于COSMOS分析软件能够分析小型或大型CAD装配体，因此工程师可以模拟上述所有行为。借助此软件，工程师可以为装配体的不同零件指定不同的材质，并规定各个元器件之间如何相互作用。COSMOS装配体缝隙/接触分析使您可以模拟各种真实条件下的电子元器件。以印刷电路板为例，它可以证明装配体分析能给电子/电器装配体的设计带来好处。电路板上的许多元器件（如电容器）都会产生热量。COSMOS装配体分析功能使工程师能够分析整个装配体的温度分布情况，从而能够优化散热片和封装的设计，并因此实现使用最少材料散发最多热量的目标。COSMOS分析工具支持在元器件、装配体和系统层次上对电子电器产品进行分析。•3D可视化使设计人员能够在项目开发时即可检查是否实现了设计意图、产品运行是否正常以及产品是否美观。•3DCAD使设计人员在整个设计过程中能够从各个角度观察产品设计和检查产品的内部零件。这样会使设计人员在设计初期就对零件和装配体有一个清晰准确的认识。•由于3D可视化能够更有效地传达设计信息，设计人员在设计初期就能发现问题，从而减少了交流和制造错误，缩短了开发时间。设计人员通过隐藏外壳或其它零件，可以从各个角度了解产品以及了解产品内部结构。•3D动画模拟使您可以查看电子电器产品实际的工作状况。•剖面图解使您可以查看零件内部，而不仅仅是表面的模拟结果。•协同设计正日益成为产品开发流程中的重要组成部分，它使设计人员可以与任何地方的任何人轻松分享设计。•协同工具提供了新的方式，使产品设计人员与开发团队中的其他成员能够更紧密地合作。通过Internet共享设计资源能使从独立咨询人员到大型跨国公司的工程师在内的所有产品设计人员受益。ᔜปᑩࣅဵ࢟ᔇ/࢟໭ޘອ࿸ଐᒦࡼጙሲৢᄴገཇLj࣪᎖Ꮵࣅැঢࡼጥ໭ਜ਼࿸۸ᎄ໚!ྙࠥăSonoranScannersᏴ!!CactusSetterଐႯ૦ᒇ୻ᒜۈညޘᇹᄻࡼ࿸ଐᒦဧ፿COSMOSWorks™౶ॊᇜຫൈሰ።ਜ਼உ৩ᆮࢾቶăಽ፿COSMOSᓤ๼ᄏॊᇜ৖ถLj৔߈နభጲॊᇜᑳৈᓤ๼ᄏࡼᆨࣞॊݚ༽ౚLjಿ!ྙ࿟ෂመာࡼ፝ၮ࢟വۇࡼᆮზེೆॊᇜă!Samtecဵጙଜညޘ૥ۇᐜৃᑫ೰࿸۸(LGA)Ꭷ፝ၮ࢟വۇᒄମࡼೌ୻໭ࡼޣ࿜Lj჈ဧ፿COSMOSऻሣቶॊᇜ৖ถଢ଼ࢅ፝ၮ࢟വۇ࿟ࡼኹೆਜ਼ມތLj࠭ऎᏴ૵!ቃࡼෂ૩DŽጙຳऱ፞ࡁDž࿟ྏฃ঱මࣞࡼ!ೌ୻DŽ600ৈೌ୻Džă!ᓤ๼ᄏॊᇜ3Dభ၁છ!࿸ଐୣഗਜ਼቏ᄴ৔௥!5•COSMOS分析工具使设计人员能够以各种方式与他人共享分析结果：•HTML格式的分析结果报告•VRML文件•AVI文件•COSMOSWorks使用户可以发布分析结果的eDrawings文件。有关COSMOS产品的更多信息，请访问COSMOS网站：。So