搜索曙光案例:比亞迪汽車研究院CAE仿真
2013-07-26 by:廣州ANSYS Workbench軟件培訓中心 來源:仿真在線
【IT168 案例】
用戶背景
比亞迪現擁有IT和汽車兩大產業群。2003年,比亞迪正式收購西安秦川汽車有限責任公司(現“比亞迪汽車有限公司”),進入汽車制造與銷售領域。發展至今,比亞迪已建成西安、北京、深圳、廣州四大汽車產業基地,在整車制造、模具研發、車型開發等方面都達到了國際領先水平。汽車產品包括各種高、中、低端系列燃油轎車,以及汽車模具、汽車零部件、雙模電動汽車及純電動汽車等。代表車型包括F3、F3R、F6、F0、G3、L3等傳統高品質燃油汽車,S8運動型硬頂敞篷跑車、高端SUV車型S6和MPV車型M6,以及領先全球的F3DM雙模電動汽車和純電動汽車E6等。2008年,比亞迪收購了半導體制造企業寧波中緯,整合了電動汽車上游產業鏈,加速了比亞迪電動車商業化步伐。
比亞迪設立中央研究院、電子研究院、汽車工程研究院以及電力科學研究院,負責高科技產品和技術的研發,以及產業和市場的研究等;擁有可以從硬件、軟件以及測試等方面提供產品設計和項目管理的專業隊伍,擁有多種產品的完全自主開發經驗與數據積累,逐步形成了自身特色并具有國際水平的技術開發平臺,研究領域包括傳統燃油車的研發、純電動車的研發、白車身的研發、內外裝飾件的研發、混合動力車的研發、底盤的研發、電器的研發等等。
用戶需求及需求分析
汽車行業統計結果表明,應用CAE技術后,新車開發期的費用占開發成本的比例從80%~90%下降到8%~12%。汽車行業是一個高速發展的行業,其競爭也日趨激烈,在這種情況下,新產品推出的速度也越來越快,這也對行業的CAE應用提出了越來越高的要求。CAE技術為汽車行業的高速發展提供具有中心價值地位的技術保障,可以為企業帶來巨大的技術經濟效益。
在汽車行業,籠統地講,每一個部件都可以做CAE分析,但主要包括以下三大關鍵部分:
整車。該部分的CAE通常要做運動學、動力學仿真,以模擬如車輛行駛的平順性、舒適性和可通過性。這需要建立整車的虛擬樣機,以確定整車參數。
大總成或者大的子系統。汽車通常劃分為四大系統:車身、底盤、發動機、電子電器系統。整車分析確定的參數,分解到各個總成后,需要對各總成進行CAE分析,以確定這些參數可以在各總成實現。
零部件和小總成。這部分主要是對零部件(子總成)做CAE分析,如車門、車門密封條、發動機缸體、懸架、面板、曲軸活塞、進排氣系統、輪胎、輪轂等等,以確定它們的力學特性是否符合總體設計要求,或者優化以進一步改進初始設計。
通過對這些關鍵部分的CAE仿真分析,可以在概念設計階段就把握好產品的各個方面的性能,同時,CAE的虛擬試驗功能,可以讓汽車從概念階段即開始數字化仿真試驗,相比傳統的試錯驗證試驗,不僅節約了大量的人力、物力成本,更重要的是可以節省模具、樣品的試制時間,大大縮短整個產品研發周期。
從成立開始,比亞迪汽車研發中心就將CAE作為基礎結構建設的重點,建立了以數字化為核心的研發流程與體系,先后采購了CATIA、HYPERWORKS等基礎應用軟件,其中CATIA為三維建模和產品管理軟件,HYPERWORKS為前處理(網格處理)、后處理(結果分析)軟件。同時還采購了行業內常用的軟件,如Madymo,可用于人體損傷生物力學和乘員保護分析。
但與軟件投資相比,研發中心的硬件建設相對落后,基本上員工采用自有的工作用機或者圖形工作站進行計算,效率低下,無法滿足全部產品快速、高效的研發需求。這種情況下曙光作為國內最大的高性能計算解決方案供應商,為比亞迪提供了從硬件設備到系統實施的CAE高性能計算平臺整體解決方案。
解決方案
根據比亞迪汽車工程研究院的發展規劃,整個CAE高性能計算平臺的建設定位是為工程研究院提供計算服務;其宗旨是要滿足各種型號車輛研發、承擔相關科研課題所需的大量計算、模擬仿真的需要,建成具有一定規模、一定計算能力的虛擬實驗平臺。本著節約、高效、優質的原則,短期規劃整個平臺分為兩期,分別于2009年和2010年完成。
曙光公司經過與各部門的專業技術應用人員交流,根據應用與軟件特點,確定了如下的基本構架:
圖中主要設備根據其功能可分為三塊,即刀片服務器集群、smp多路服務器和大容量光纖存儲,配備高性能計算專用網絡InfiniBand,同時配備千兆以太網。根據仿真分析軟件的特點,可采用不同的設備來運行,以發揮軟件和硬件的最佳性能。刀片服務器通過20Gb的InfiniBand網絡組成高性能計算集群,具有良好的擴展性能,可運行大規模流體分析、電磁分析、碰撞分析等應用,而擴展性能比較低,同時需要大容量內存、高IO需求的隱式求解程序,如NVH等,則在smp服務器上運行。采用以上配置和結構,可滿足研究院的大規模計算需求,同時滿足多樣化的要求,實現整體計算資源的最優化。
一期的主要配置如下:
二期在一期的基礎上進行擴容,擴展了計算節點數量和存儲容量,并與原有的集群進行整合。主要配置如下:
應用效果
系統建成以后,對于汽車工程研究院研發能力的提升、開發周期的壓縮均有很好的效果。目前平臺上的應用不僅包括汽車碰撞、結構優化、車體外流場分析、噪聲分析、發動機疲勞分析等等,還開創了新的研究領域。隨著比亞迪汽車在電動汽車、混合動力汽車方向的研究深入,汽車系統工程中電磁的影響越來越大,如快速充電過程、控制系統抗電磁干擾等,已經成了汽車CAE中新的熱點。CAE高性能計算平臺的建設,對于比亞迪每年6款新車、年產80萬輛的宏偉目標的實現,有核心的基礎技術支撐作用
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