多学科CAE异构系统的协同理论与技术方法研究

围绕分布式环境下多学科CAE异构系统协同仿真的基础理论与技术方法中的共性问题，开展研究：（1）研究复杂产品多学科耦合模型的分布式协同计算方法，提出不同适用条件下的协同仿真相关算法；（2）研究复杂产品多学科协同仿真系统的综合误差估计方法，建立多学科CAE异构系统的协同仿真截断误差控制模型，提出基于综合误差估计的协同仿真变步长控制策略；（3）提出分布式计算环境下多学科协同仿真的步长协调控制算法，解决多学科CAE异构系统协同中的学科模型转换、仿真交互控制、输入/输出数据处理、仿真组件服务实现等关键技术；（4）开发一套支持典型CAE系统协同仿真的软件平台原型系统，并实现应用验证。该项目的研究成果可以为实现复杂产品多学科CAE异构系统的协同仿真，以及开发新一代高性能的复杂产品协同仿真平台，提供一定的基础理论和技术方法支持。

本项目以解决多学科CAE软件的异构系统互操作、模型协同和仿真集成为目的，从理论方法、关键技术、软件实现三个层面，开展了多学科CAE异构系统协同问题研究，取得了以下研究成果：.（1）研究了复杂产品虚拟样机开发中多学科CAE系统的几种协同工作模式，提出了多学科CAE异构系统的协同方案，建立了分布式环境下多学科异构CAE系统集成的总体技术框架。.（2）面向多学科CAE异构系统协同仿真的要求，研究了复杂产品多学科耦合模型的分布式协同计算方法，以及协同仿真条件下耦合系统的局部截断误差计算问题，提出了协同仿真全局系统的局部截断误差计算的一种新算法，并借鉴了单系统仿真中的Richardson误差估算公式，首次推导出了不同积分阶和插值阶条件下变步长协同仿真的系统局部截断误差估算公式，实现协同仿真条件下的变步长数值计算。.（3）在分析典型CAE软件的仿真推进机理基础上，研究了HLA/RTI仿真总线环境下仿真模型之间的并行运行和多学科CAE异构系统在协同仿真推进过程中的协调控制机制，提出了CAE系统步长控制的匹配算法和学科内部仿真步长与全局仿真步长的协调算法，以及通过外部编程接口的方式来控制学科模型的仿真推进过程的具体方法，解决了分布式环境下协同仿真的步长统一推进问题。.（4）研究了基于模型代理的学科模型封装与转换方法，通过Web服务对仿真模型进行封装、访问和集成，HLA支持仿真过程的数据交互、时间推进管理，对CAE异构系统中的学科模型进行封装处理，通过中间件的方式将基于商用仿真软件的学科模型转换为符合协同仿真接口标准的仿真模型，解决了学科模型转换、仿真组件服务封装等关键技术，实现了分布式资源的调用。.（5）分析了几类典型CAE软件在模型定义、运行环境、软件接口及其开放性等方面的特点，提出了基于HLA/RTI的多学科CAE异构系统协同方案，设计了具有通用结构的典型商业CAE软件适配器，研究了基于IEEE HLA/RTI技术标准的典型CAE软件适配器的具体实现技术，实现了仿真模型的数据转换和仿真总线服务。.（6）结合工程应用的实际需求，开发了1套多学科CAE异构系统协同的软件工具，实现了包含Adams、MATLAB、ABAQUS等典型CAE软件的异构系统互操作和协同仿真分析。在应用验证方面，选取了若干个典型产品模型作为多学科协同仿真实例，验证了研究成果的合理性。