JMAG 案例研究
市场:CAE
摘要
Spatial的软件开发工具包(SDK)的集成使JSOL能够显著缩短软件开发时间,并且所提供的功能成为支撑JMAG价值的关键组成部分。
Spatial SDK的最大价值在于它建立了一个开发框架,使我们能够专注于提升JMAG的核心价值。因此,JMAG的仿真引擎已经发展到处理性能显著超越竞争对手的水平。
公司
JSOL株式会社成立于2006年,是日本综合研究所的分拆公司,将于2026年迎来其20周年纪念。其历史可以追溯到日本信息服务有限公司,成立于1969年,最初是住友银行的附属机构,后来发展成为日本综合研究所。自2009年以来,JSOL由NTT DATA和日本综合研究所共同拥有,业务范围涵盖IT和CAE领域。其旗舰解决方案之一是电磁场分析软件JMAG 。
JSOL的电磁场分析软件JMAG,将工程知识与先进的仿真技术相结合,加速电机、变压器等电气设备的设计开发,并提高其性能。尤其是在汽车行业,提高效率、降低成本和提升性能至关重要,JMAG为从初始设计到最终产品商业化的整个开发过程提供强大的支持,赢得了国内外制造商的高度信赖。
JMAG:电磁场分析软件
JMAG是一款专注于电磁场分析的CAE软件,支持电机、执行器和变压器等电气设备的多学科设计和优化。它具有一个内部几何建模工具,允许用户直接在JMAG中创建和编辑2D和3D形状,而无需依赖外部CAD软件。这实现了灵活的参数化设计和优化。
JMAG支持导入多种CAD格式,如DXF、STEP和IGES,从而可以无缝地利用现有设计数据进行分析。该软件提供广泛的分析功能,包括静态磁场、瞬态响应、频率响应、拓扑优化以及耦合热-结构分析,从而能够高度精确地仿真真实运行环境。
其他功能包括效率图和转矩波形等输出工具,以及通过JMAG-RT与电路仿真器集成,从而实现与控制设计流程的无缝协作。通过脚本和批处理实现自动化,并结合分布式计算以提高速度,用户可以在统一高效的环境中执行从设计到分析和优化的整个工作流程。
JMAG的竞争优势在于其高度精确的电磁场分析能力以及其集成的CAE环境,该环境能够实现从设计到优化的无缝工作流程。JMAG 提供了一个均衡的仿真环境,兼具速度、精度、灵活性和可扩展性,有助于增强产品开发的竞争力。
挑战
支持3D几何处理的内部开发工作占用了核心能力的时间和精力
JMAG 面临着确定应该投入多少内部开发工作来支持 3D 几何处理的挑战。由于JMAG是一款专门用于电磁场分析的CAE仿真软件,并且基于3D CAD的设计已成为主流,因此增强3D建模能力至关重要。然而,内部构建完整的几何处理基础设施是不可行的,因此采用可靠且可扩展的第三方库变得必要。
此外,JMAG用户使用各种各样的CAD软件。这种多样性要求JMAG支持可靠地导入多种格式的CAD数据。3D InterOp 这种强大的转换器至关重要,尤其是在 CAD 系统每年更新的情况下,这带来了持续的开发负担。
JMAG 在 2000 年代初期采用了 Spatial 的 3D 几何引擎 3D ACIS Modeler。当时,3D CAD 和 CAE 之间的集成并不常见,电磁场仿真领域仍以 2D 分析为主。然而,JMAG开发团队预见到使用3D模型进行高精度仿真的需求,并很早就开始为此奠定基础。
一旦使用 3D ACIS Modeler 利用 3D 模型进行 CAE 工作流程的做法被广泛采用,面向设计的 CAD 模型与 CAE 就绪几何体之间的差距就变得越来越明显:
- 设计模型以精细的细节复制真实的产品几何体
- CAE 模型必须排除不影响分析结果的次要特征,因为它们会增加仿真时间和资源消耗 - 这是 3D ACIS defeaturing 所允许的。
这种不匹配给用户带来了巨大的障碍--尤其是当设计和仿真由不同的团队负责时--因为简化 CAE 使用的几何图形往往需要与设计部门进行繁琐的来回沟通。
解决方案
集成软件开发工具包为开发人员和最终用户带来益处
JMAG的核心优势在于其仿真技术,专注于电磁场分析。为了准确处理复杂的 3D 几何体,一个可靠的几何引擎至关重要。3D ACIS Modeler、3D InterOp 和 HOOPS Visualize 以其强大的内核、对各种 3D CAD 格式的互操作性以及灵活的可扩展性满足了这些要求,使其成为 JMAG 集成设计和分析环境的理想选择。
由于这些集成,JMAG开发团队可以专注于推进仿真技术,而不会受到3D建模基础的阻碍。这使得JMAG能够通过诸如无CAD设计、拓扑优化、热-结构耦合分析以及与MATLAB/Simulink 集成等功能,提供设计和分析集成环境的独特价值。因此,用户可以体验到切实的益处,例如更短的设计周期、更少的原型以及改进的产品性能。
JMAG 中的3D ACIS Modeler 提供以下功能:
- Brep 结构化数据:精确 3D 几何定义和处理的基础
- 扫描操作:挤压、旋转等
- 布尔操作:并集、差集、交集
- 圆角创建:边缘圆角
- 压印功能:对于生成电磁场分析中所需的接触面至关重要;对于保持不同组件之间的网格一致性至关重要
JMAG 中的3D InterOp 提供以下功能:
- 支持多种 3D CAD 格式的高精度导入,并始终更新至最新版本。
- PersistentID:在 CAE 仿真中,工程师必须测试大量几何体变化。为每种变化应用单独的设置是不切实际的。通过 InterOp 检索的 PersistentID 允许在不同几何体中重复使用 CAE 设置,从而大大减少了设计研究中的配置工作。
- 场景图:HOOPS 的图形数据结构可实现轻松的交互式操作,如选择、显示和隐藏复杂的模型结构。
- 渲染引擎: 在 OpenGL 和 DirectX 等多个引擎之间无缝切换 。对各种图形卡的灵活支持实现了稳定的渲染环境。
HOOPS Visualize 推出时,许多制造商都推出了各种图形卡,而且驱动程序更新频繁。在这样一个瞬息万变的环境中,开发和维护一个专有的渲染引擎极具挑战性。
为此,JMAG 采用 HOOPS Visualize 作为标准化渲染层。这样,该软件就能确保与各种图形卡的兼容性,并将驱动程序相关问题的影响降至最低,从而提供更加稳定可靠的渲染环境。
JMAG 中的3D ACIS Defeaturing功能包括
- 圆角去除
- 孔去除
- 允许用户为仿真进行必要的几何更改,而无需返回 CAD 或依赖设计部门。
通过采用 3D ACIS Modeler、3D InterOp 和 HOOPS Visualize,JMAG 能够显著减少与 3D 几何基础架构相关的开发工作量,并将重点放在其核心优势--仿真技术上。
这带来了几项关键成果:
- 实现高精度 3D 电磁场分析
- 建立独立的设计环境
- 从建模到分析的无缝工作流程
- 网格生成稳定,即使复杂几何形状也能保持精度
关键见解
一站式 3D SDK 提供商--将 JMAG 开发速度提高 10 年之久
Spatial 为 3D 几何处理所需的 SDK 提供一站式解决方案,显著提高了 JMAG 的开发效率。因此,经评估,与内部开发相比,开发周期可缩短约 5 到 10 年。此外,许多直接通过Spatial SDK实现的函数已成为支撑JMAG价值的重要组成部分。
本地专家和持续的实施后服务是开发成功的秘诀之一
以日本工程师作为主要联络人,可以实现无时区限制的无缝沟通。面对面的会议和专门的本地支持系统提供了信任,确保即使在实施后也能获得可靠和持续的支持。
基础性 SDK 照亮 JMAG 的未来
在JMAG未来的产品开发中,JSOL团队旨在通过整合仿真来加速设计过程,不仅利用来自CAD的几何信息,还利用设计细节,如尺寸约束和各种特征参数。JSOL 旨在通过将 JMAG 生成的设计方案无缝集成到 CAD 环境中,从而提高整个工作流程的效率,涵盖从电气设备设计到制造的各个环节。
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