CATIA Dymola:基于 Modelica 的多工程建模与仿真

CATIA Dymola是一款基于 Modelica 和 FMI 的多工程建模和仿真软件。动态建模实验室 Dymola 是一套完整工具,用于对汽车、航空航天、机器人、加工及其他应用领域内使用的集成复杂系统进行建模和仿真。使用 Dymola 一流的Modelica 和仿真技术,快速解决复杂的多学科系统建模和分析问题。Dymola 是用于模型创建、测试、仿真和后处理的完整环境。

CATIA Dymola 是达索系统(Dassault Systèmes)旗下面向多工程系统建模与仿真的专业平台。它基于 Modelica 语言和 FMI(功能模型接口)标准,为汽车、航空航天、机器人、工业装备等领域中的复杂集成系统提供从概念设计到实时仿真的完整工作流。Dymola 作为一个动态建模实验室,能够帮助工程师快速构建包含机械、电气、控制、热、液压、气动、传动、热力学等不同物理域的模型,并在统一环境下完成仿真、分析及后处理。

核心功能

基于 Modelica 的面向对象建模

Dymola 采用 Modelica——一种正式定义的、面向对象的方程式语言,支持非因果建模。用户无需将物理方程转换为赋值语句或方框图,只需描述元件间的连接关系和物理定律,系统自动处理符号方程,从而提升仿真的稳定性与效率。这种数值符号处理技术让复杂多域模型的求解更加可靠。

全面的多学科模型库

软件提供了丰富的免费与商业库,覆盖多个工程领域:机械、电气、控制、热、气动、液压、传动系统、热力学、车辆动力学、空调等。用户既可以拖放现成元件快速搭建系统,也能通过底层微分代数方程自定义零部件,并重复使用已有模型进行不同场景的仿真。

硬件在环仿真(HILS)

Dymola 支持与 dSPACE、xPC 等实时平台协同,实现硬件在环测试。工程师可将虚拟模型与真实控制器连接,在接近实际工况下验证控制逻辑,缩短开发周期。

强大的互操作性

全面支持 FMI(功能模型接口)标准,能够与 SIMULIA Abaqus、Python 等工具集成,实现系统级模型与详细有限元分析的联合仿真。开放的接口使得模型可以在不同团队和工具链之间复用。

使用场景

  • 汽车与交通运输:制动系统、动力总成、热管理、燃料电池等系统级仿真,支持防抱死系统(ABS)的高逼真度联合仿真。
  • 航空航天:飞机子系统(飞控、液压、环控)的建模与验证,配合 MBSE(基于模型的系统工程)方法实现设计早期验证。
  • 机器人及工业设备:多体运动与动力学、控制系统的联合仿真,优化机械臂、自动化生产线等设备的性能。
  • 能源与过程工业:氢燃料电池、热力循环、空调系统等一维/多维耦合仿真,辅助绿色能源技术研发。

适用企业

主要面向需要处理跨学科耦合问题的制造类企业,尤其是研发流程中采用或计划采用 MBSE(基于模型的系统工程)理念的团队。典型用户包括汽车主机厂及零部件供应商、航空航天系统集成商、机器人及自动化设备制造商、工程咨询服务公司等。企业规模可以从中小型专业团队到大型跨国研发组织。

选型价值

  • 降低多学科协同门槛:通过统一的 Modelica 环境,不同专业的工程师可以共享同一个系统模型,减少因学科壁垒导致的返工。
  • 提升仿真效率与精度:符号方程处理技术避免了手动推导,让复杂模型的求解更稳定、更快速;非因果模型支持模型重用于不同算例,减少重复建模。
  • 开放标准保障投资:遵循 FMI 和 Modelica 国际标准,模型可在不同工具间交换,与达索系统 SIMULIA 等产品深度集成的同时,也能对接第三方软件,避免供应商锁定。
  • 支持数字化与实时验证:从早期架构权衡到硬件在环测试,Dymola 覆盖产品开发全流程的仿真需求,助力企业构建从虚拟到实体的闭环验证体系。
  1. 多工程
    适用于多个工程领域的兼容模型库允许对复杂的集成系统进行高保真建模。
    Dymola 具有独特的多工程功能,这意味着,模型可能包含来自许多工程域的零部件。这使得模型可以由能够更好地展示真实世界的完整系统组成。提供了许多不同领域的库,包含面向机械、电气、控制、热、气动、液压、传动系统、热力、车辆动力、空调等领域的零部件。
    对于可通过普通的微分方程和代数方程描述的物理零部件(最低级别)和拖放元素(更高级别),您可以通过 Dymola 的功能来为其建模和模拟。
  2. Modelica
    以对象为导向并得到正式定义的强大建模语言。
  3. 免费和商业库
    用户可以轻松构建自己的零部件或调整现有零部件来满足独特的需求。全面的模型库产品组合。
  4. 重用
    以方程式为导向的非因果模型允许在不同的上下文中使用一个零部件,以及为不同的算例使用一个模型。
  5. 符号方程式处理
    使得用户无需将方程式转换为赋值语句或块图。仿真变得更加有效和稳定。
  6. 硬件在环仿真 (HILS)
    dSPACE 和 xPC 上的实时仿真。
  7. 强大的互操作性选项
    全面支持 FMI,并提供了 Python、SIMULIA 工具 Abaqus 和 iSight 以及 Simulink 的接口。
  8. 动画
    用于实现可视化的 CAD 文件实时 3D 动画和导入。
  9. 直观建模
    Dymola 的图形编辑器和多工程库让建模变得十分简单。库包含与物理设备对应的元素,可以轻松拖放这些元素以构建模型。可通过图形连接(对零部件的物理耦合进行建模)来方便地描述零部件之间的交互。这意味着,可以按照与物理系统相同的组成方式来直观地组织模型。
  10. 开放和灵活
    与许多建模工具(具有一组固定的零部件模型和用于引入新零部件的专有方法)相反,Dymola 环境完全开放。Dymola 的用户可以轻松引入与用户自己的独特需求相符的零部件。要实现此目的,用户既可以重新进行创建,又可以使用现有零部件作为模板。开放和灵活的结构使得 Dymola 成为了一个模拟新的或替代设计及技术的卓越工具。Dymola 基于 Modelica® – 一种以对象为导向的物理建模语言,由 Modelica Association 开发。
  11. 互操作性学习
    Dymola 提供了多种互操作性选项。通过 FMI 标准的完整支持和 Python 脚本获得好处,或使用 Simulink 界面。通过将 Dymola 的多域建模优势和 Simulia 产品(比如 Abaqus 或 iSight)的计算性能相结合,您可以获得速度更快以及细节更加丰富的仿真。
    详细了解代码和模型导出。
  12. 符号操作
    Dymola 具有独特而卓越的性能来求解微分代数方程 (DAE)。高性能和稳定性的关键在于符号操作,此功能还可以处理约束导致的代数环和缩减自由度。这些技术与特殊数字解算器相结合,可以实现实时硬件在环模 (HILS)。
  13. 学术中的 Dymola
    基于 Modelica 的 Dymola 为跨多个科学领域的教学提供了一个通用平台。聚焦于来自物理学、化学或数学的方程式,而非算法的实施。应用工业级模型库来教导更加有趣的应用。为学术用途提供了大量价格实惠的软件包 – 包括基本功能或所有模型库。
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