几款仿真软件的分析

第五章仿真软件Flexsim简介5.1 什么是Flexsim？Flexsim是一个强有力的分析工具，可帮助工程师和设计人员在系统设计和运作中做出正确地决策。

使用Flexsim可以建立一个真实系统的3D计算机模型，然后用更短的时间或者更低的成本来研究该系统。

作为一个“what-if”分析工具，Flexsim就多个备选方案提供大量反馈信息，来帮助用户迅速从多个方案中找到最优方案。

在Flexsim的逼真图形动画显示和完整的运作绩效报告支持下，用户可以在短时间内识别问题并对可选方案做出评估。

在系统建立之前，使用Flexsim来建立系统的模型，或在系统真正实施前试验其运作策略，可以避免在启动新系统时经常会遇到的很多问题。

以前需要花费几个月甚至几年时间来进行查错试验以对系统进行改进，现在使用Flexsim可以在几天甚至几小时内取得相同的成绩。

Flexsim是一款离散事件仿真软件程序。

这意味着它被用来对这样一类系统建模，这类系统根据特定事件发生的结果在离散时间点改变系统状态。

一般而言，系统状态可分为空闲、繁忙、阻塞或停机等，事件则有用户订单到达、产品移动、机器停机等。

离散仿真模型中被加工的实体通常是物理产品，但也可能是用户、文书工作、绘图、任务、、电子信息等等。

这些实体需要经过一系列的加工、等待和运输步骤，即所谓的工艺流。

加工过程中的每一步都可能需要占用一个或多个资源，例如机器、输送机、操作员、车辆或某种工具。

这些资源有些是固定的，有些是可移动的。

一些资源是专门用于特定任务的，另一些则可以用于多个任务。

Flexsim是一个通用工具，已被用来对若干不同行业中的不同系统进行建模。

Flexsim已被大小不同的企业成功地运用。

粗略估计， 500家《财富》企业中大约一半是Flexsim的客户，包括一些著名的企业如General Mills, Daimler Chrysler, Northrop Grumman, Discover Card, DHL, Bechtel, Bose, Michelin, FedEx, Seagate Technologies, Pratt & Whitney, TRW 和 NASA。

基于多体系统动力学原理的机车车辆分析软件在90年代初的发展已是如日中天。

其中几个比较著名的软件如下：MEDYN软件MEDYN软件是由德国航空航天研究所于1984年推出的多体系统模拟软件。

D.Wallrapp ，C.Futher，W.kortum等为此花了近十年的时间。

该软件适用于铁路、公路车辆、磁悬浮车辆以及一般机械系统动态模拟计算，程序用Fortran77编写。

其较早的版本均在文本环境中进行包括刚体数目、坐标位置、刚体间连结、外界激扰及输出变量等的定义，使用较为复杂。

MED YN在绝对坐标系中定义系统后由程序自动完成系统方程的生成，通过选择不同的模块进行包括静力学、动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分、准线性化等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

MED YN的建模、计算功能极强，提供了带有FEM程序的弹性体前处理模块、广泛的线性分析方法以及较强的后处理模块。

VAMPIRES 件1989年，由英国铁路道比研究所推出的VAMPIRES件，是专门针对铁路机车车辆系统开发的，软件具有自动建模功能，能完成包括轮对模拟、蠕滑力计算、轨道曲线、轨道不平顺输入以及动力学特性预测，程序也可以考虑车体的模态。

软件采用相对坐标系，通过人机对话的方式来定义机车车辆结构的几何尺寸和参数，也可按规定格式输入数据文件，利用建模子程序，自动生成用矩阵形式表示的系统运动方程，給分析计算提供统一的模型。

VAMPIRE!模比较方便，计算效率高，但仅能用于不带刚性约束车辆系统分析计算，VAMPIRES 重客车系统建模，计算功能全面。

同样可以实现包括动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

NUCAR软件NUCAR软件是由北美铁路协会(AAR下属的普韦布洛试验中心(TTC幵发的，其1.0版本在1989年面世，NUCAR软件也是应用多体系统动力学方法采用相对坐标系进行机车车辆系统的自动建模，由于其针对以货车为主的铁路机车车辆进行模拟计算，因此程序中镶嵌了货车所特有的斜楔减振器以及心盘、旁承等摩擦模块，而且程序不像MEDYN那样庞大，Version2.1及以前的版本的机车车辆系统数据准备均在文本环境中进行，在Version 2.3的版本中增加了较强的可视化前后处理功能。

发动机软件仿真设计汽车专家等更多专业的软件分享Lotus Engineering Software产品:Lotus.Base.Engine.Analysis.Tools.v4.02c 1CD(发动机制造前的理论性研究分析工具)Lotus.Concept.Valve.Train.v2.05g 1CD(汽车阀轴设计软件，使用已知的汽车运行数据模板来设计阀轴凸轮形状)Lotus.Engine.Simulation.v5.06b 1CD(PC平台上用于模拟发动机运行表现的一款软件)Lotus.Suspension.Analysis.v4.03c 1CD(测试与设计汽车悬挂装置的一款软件) Lotus.Vehicle.Simulation.v3.11f 1CD(汽车性能模拟软件，能够通过在匀速行驶，加速行驶，弯道行驶等运行条件的模拟工作来调整引擎等部件以优化汽车的性能，节约汽油，增长使用寿命) NUMECA产品：Numeca.AutoBlade.V8.6.1Numeca.Cfview.V8.6.1Numeca.Fine.Hexa.v2.9.1Numeca.Fine.Turbo.Design.V8.6.1 最著名的泵轮、叶轮、螺旋桨等的叶片分析及飞机机翼空气动力学分析软件Numeca.Hexpress.V2.9.1Numeca.Igg.AutoGrid5.V8.6.2Numeca.Fine.V8.7.2NUMECA Fine Turbo Design 3D v6.13NUMECA Hexpress v12.2非结构网格生成器Carlson Mining 2009CarSim.V7.01b 车辆分析模拟Performance.Trends.Engine.Analyzer.Pro.v3.3发动机模拟与测试工具TESIS_DYNAWARE_R3.3.2 车辆动力学实时仿真TNO.Automotive.MADYMO 系列软件发动机仿真设计Human solution Ramsis 3821 Standalone车辆设计人机工程总布置工具 1800元ETOS产品:ETOS.v5.1.b.511(德国大众公司的汽车备件订单系统）Dowell.Systems.Automotive.Expert.v7.85 汽车销售大师Dynasim产品:Dynasim.Dymola.v7.0动态系统仿真建模软件，广泛用在汽车,航空,航天等领域.DYNOCHEM.V3.2.2PALMER_PE_PCMSCAN_V2.4.8 车辆OBD-II扫描诊断工具Vector.CANoe.v7.1.43 汽车总线设计标准工具发动机设计及分析：GAMMA TECH产品:GT SUITE v6.1 for windows-ISO 1CDGT SUITE V6.1 for linux 1CD软件包含：----->GT-POWER：发动机的性能,声学及操纵模拟系统；----->GT-DRIVE：交通工具及Powertrain模拟系统,动力传动系统部件动力学及驱动分析；----->GT-VTRAIN：阀机构的运动学、动力学、摩擦学及凸轮轴震动系统；----->GT-COOL：引擎热量管理及冷却系统分析；----->GT-FUEL：喷射系统压力及流淌动力学系统；----->GT-CRANK 机轴动力学、平衡、摇动力及轴承分析)Ricardo Plc产品:Ricardo Mechanical Suite Q4 2003(包含Valdyn v2.8.1,Ricardo公司的发动机系统设计分析与仿真软件)Ricardo Software Wave v5.1-ISO 1CD(发动机系统设计分析与仿真软件。

几种电源仿真软件介绍（转摘）IsSpice是美国Intusoft公司推出的一种商业仿真软件，是ICAP/4软件集成系统的重要组成部分。

ICAP/4软件集成系统主要由SpiceNet、PreSPice、InSpice和IntuScope四大功能模块组成。

ICAP/4的工作流程是：首先进入SpiceNet绘制电路图，并生成相应的Netlist文件，然后执行IsSpice仿真软件模块，在仿真之前系统将自动连接PreSpice仿真资料库中的元件模型，仿真完成之后利用IntuScope波形分析处理模块对仿真模型进行分析处理。

SpiceNet是电路原理图绘制模块，主要实现电路原理图的绘制、Netlist文件的自动生成、瞬态波形显示以及交互式仿真控制。

SpiceNet与当前流行的各种仿真系统兼容，其输出文档格式适用于Mentor、OrCAD和Protel系统。

ICAP/4工业版的PreSpice元件资料库中包含10,000种以上的元件模型，以ASCⅡ格式保存，用户可以随时通过仿真模型浏览器Parts Browser对不同元器件供应商提供的元件模型进行浏览。

同时，ICAP/4系统还提供了100多个通用模型，输入相应的元件参数后即可直接调用。

另外，用户可以即时通过Internet下载最新的元件库。

InSpice是具有完善的仿真控制功能的交互式仿真软件，其主要特点包括：（1）瞬态波形显示；（2）电路元件电压、电流、功耗及模型参数显示；（3）采用ICL交互式编程语言控制仿真过程；（4）可进行成组参数扫描；（5）可进行交流、直流、瞬态、噪声、傅立叶、失真度、温度、直流灵敏度、蒙特卡罗分析和最佳化分析；（6）可测量电路参数临界值。

IntuScope波形分析处理软件能够实现数字式存储示波器和频谱分析仪的功能，能够对仿真结果进行实时分析和计算处理。

主要能够实现：（1）显示各种分析类型的仿真波形；（2）波形分析参数包括：有效值、峰-峰值、平均值、最大值、最小值；（3）允许同时显示和分析大量波形；（4）可进行回归、滤波、增益、相位、上升/下降时间分析和计算。

基于ANSYS的温度场仿真分析引言：在工程领域中，温度场分布的仿真分析是一项重要的工作。

温度场分布的准确预测和优化设计对于许多工业过程和产品的设计和改进至关重要。

在这里，我们将介绍一种基于ANSYS软件的温度场仿真分析方法。

一、ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛使用的通用有限元分析（FEA）软件。

它提供了强大的功能，可以进行多种物理和工程仿真分析。

其中，温度场分布的仿真分析是ANSYS的一个主要功能之一二、温度场仿真分析的步骤1.几何建模：使用ANSYS的几何模块进行物体的几何建模。

可以通过绘制二维或三维几何形状来定义和创建模型。

2.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元，以便进行离散化计算。

网格划分的质量直接影响到仿真结果的准确性和计算速度。

3.边界条件设置：根据具体的问题，设置物体表面的边界条件。

边界条件包括固定温度、传热系数、对流换热等。

边界条件设置的准确与否对温度场的分布有重要影响。

4.材料属性定义：为物体的各个部分定义材料属性，包括热导率、热容量等。

这些属性是模型中的重要参数，直接影响到温度场的分布。

5.求解和后处理：设置求解算法和参数，开始进行仿真计算。

求解器根据网格和边界条件，通过计算方程的数值解确定温度场的分布。

计算完成后，可以进行后处理，生成温度场分布的图表和报告。

三、温度场仿真分析的应用温度场仿真分析在多个工程领域中得到广泛应用。

以下是几个示例：1.电子设备散热优化：通过温度场仿真分析，可以评估电子设备中的热量分布，优化散热设计，确保电子设备的正常运行和寿命。

2.汽车发动机冷却系统：通过温度场仿真分析，可以预测汽车发动机冷却系统中的温度分布，优化冷却器的大小和位置，提高冷却效果。

3.空调系统设计：通过温度场仿真分析，可以预测房间内的温度分布，优化空调系统的风口布置和参数设置，实现舒适的室内温度。

4.熔炼和混合过程优化：通过温度场仿真分析，可以预测熔炼和混合过程中的温度分布，优化加热和冷却控制，提高生产效率和产品质量。

浅谈Proteus软件的应用Proteus是一款电路仿真软件，它是电子工程师和电子学生常用的工具。

Proteus软件的应用非常广泛，既可以进行数字电路设计，也可以进行模拟电路设计。

Proteus软件还拥有完善的PCB板设计系统，可以快速实现电路板原型设计和制造。

下面我将详细介绍Proteus软件在电子设计中的应用。

一、电路设计Proteus软件是一款功能齐全的电路设计软件，可以用于模拟、设计和分析各种电路，包括数字电路和模拟电路。

使用Proteus可以轻松模拟各种数字电路和逻辑电路的工作原理。

这对于电子工程师来说非常有用，因为他们可以在设计和实现电路硬件之前，使用Proteus软件预先测试和验证电路的功能和性能。

对于模拟电路设计而言，Proteus拥有许多先进的功能。

可以使用Proteus进行模拟电路设计，如放大器设计、振荡器设计、滤波器设计等等。

Proteus可以通过使用频谱分析器、示波器和逻辑分析器等仪器，对电路进行各种测试和调试。

这种设计方法可以提高电子工程师的设计效率，减少因设计错误而产生的损失。

二、虚拟原型设计Proteus软件可以大大加速电路设计的进程，特别是在构建电子原型时，Proteus的虚拟原型设计功能非常有用。

在Proteus中，可以快速创建数字电路和模拟电路原型，并进行验证、测试和优化。

通过虚拟化检查，设计人员可以更快地检测和解决电路中的错误和问题。

这种预先验证的过程非常有助于加速原型的构建，提高设计代码的质量和稳定性。

三、PCB板设计Proteus软件提供完整的 PCB板设计系统，可以用于制作PCB 电路板设计和制造原型。

Proteus软件具有CAD PCB板设计功能，并且能够进行最小元件布局、元件布线、板块设计和生成Gerber文件等。

设计人员可以使用Proteus软件设计电路图并将其转化为PCB板设计，并快速生成原型。

此外，Proteus软件提供了多种 PCB板制造和优化功能，可确保设计的可靠性和稳定性。

利用CAD进行电气电路仿真和分析电气电路设计是电子工程师的重要工作之一。

在过去，设计电路需要手动绘制图表并进行解析，但是现代的计算机辅助设计（CAD）软件使电路的设计和仿真更加容易，高效，准确和便捷。

本文将探讨如何使用CAD进行电路仿真和分析，并介绍一些常见的CAD工具供电子工程师参考使用。

一、CAD的优点与手工设计相比，使用CAD进行电路设计的优点很明显。

首先，CAD工具可以准确的计算电气工程师想要构建的电路的所有电学参数，例如电压，电流，功率和电阻等。

其次，CAD软件可以大大减少设计周期，缩短了设计时间，提高了工作效率。

此外，CAD工具还可以帮助工程师检测设计中的潜在问题，并提供优化或改进的建议。

二、电路仿真和分析CAD软件对于电路仿真和分析来说很重要。

电路仿真是指使用CAD工具来模拟电路的行为和特性。

它可以帮助工程师预测电路设计的性能，这对于设计和优化电路的工作非常重要。

另一方面，电路分析可以帮助工程师识别潜在的问题并提供解决方案，例如电压不稳定，功耗过高等。

同时，分析能够帮助工程师了解电路的特性并进行必要的调整或改进。

三、常见的CAD工具1. Autodesk Circuit Designer：这是一款流行的基于云的电路设计工具，可以帮助工程师创建复杂的电路原理图和PCB版图，并进行电路仿真和分析。

2. LTSpice：这是一款免费的仿真软件，具有功能强大的电路仿真和分析功能。

3. Proteus：这是一种功能强大的CAD工具，专门为电路设计而设计，提供电路仿真和分析，以及PCB设计和自动电路布局等功能。

4. Altium Designer：这是一种为高级PCB设计而设计的CAD软件，具有多种仿真和分析功能。

四、总结在电气工程师的日常工作中，CAD工具是实现电路设计和优化的关键。

使用CAD软件可以实现准确和高效的电路仿真和分析，缩短了设计周期，并帮助工程师识别问题并提供优化解决方案。

各种CAD软件提供不同的设计功能和仿真选项，具有不同的特点，因此工程师应根据需求选择适合自己的CAD软件。

最常用的几种EDA软件EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。

包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。

例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。

本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。

EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。

EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、ViewLogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。

这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时以可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC 设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。

1、电子电路设计与仿真工具电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；EWB；Matlab；SystemView；MMICAD 等。

下面简单介绍前三个软件。

（1）SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。

微观交通仿真软件分析比较交通仿真技术是智能技术的一个重要组成部分，是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用，它可以动态地、逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象，复现交通流的时空变化，深入地分析车辆、驾驶员和行人、道路以及交通的特征，有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通能源节约与物资运输流量合理化等方面的研究。

同时，交通仿真系统通过虚拟现实技术手段，能够非常直观地表现出路网上车辆的运行情况，对某个位置交通是否拥堵、道路是否畅通、有无出现交通事故、以及出现上述情况时采用什么样的解决方案来疏导交通等，在计算机上经济有效且没有风险的仿真出来。

交通仿真作为仿真科学在交通领域的应用分支，是随着系统仿真的发展而发展起来的。

它以相似原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础。

以计算机为主要工具,利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态。

采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统，以便更好地把握和控制该系统的一门实用技术。

交通相关仿真按类别分为交通流仿真、自动驾驶仿真和交通事故复原仿真等几个类型。

其中交通仿真又按仿真的精确程度和范围分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真。

此外交通仿真中有关行人交通流的仿真因为场景不一样又可以单独分离出来单独处理，特别适合于大型公共场所、进出口、通道等的研究。

图0 交通相关仿真分类在众多的交通仿真软件中如何选取最合适的软件作为评价的工具，一般取决于项目的要求和目标而定。

一、主要微观交通仿真软件自20世纪60年代以来，国内外交通业界在微观交通仿真领域进行了卓有成效的研究工作，开发了几十种微观交通仿真模型和多种交通仿真软件系统。

本文将对主要的5种仿真软件进行技术特性分析和性能比较。

（一）VISSIMVISSIM 是德国PTV公司的产品,它是一个离散的、随机的、以100s为时间步长的微观仿真模型。

车辆的纵向运动采用心理- 物理跟驰模型（psycho - physical car –following model ），横向运动（车道变换）则采用基于规则（rule –based）的算法。