Ansys博客
May 7, 2024
Schrödinger携手Ansys实现多尺度仿真
通过纳米、微观和宏观尺度的仿真，产品开发团队可以将设计优化提升到全新水平
随着产品开发团队面临日益复杂的挑战（包括对更高可持续性的需求），人们对材料的重要性的认知也在不断提高。从可再生能源电网到绿色交通，我们面临的大量最紧迫的工程挑战都依赖于发现或创造正确的材料。
过去，材料发现、材料生产团队和产品工程团队很大程度上都是独立运作的，在自上而下的产品驱动型材料需求和自下而上的材料选择过程中，他们相互之间仅进行少量的知识交流。这种脱节情况，一直是将新材料引入商业产品的一大关键限制因素。
包括NASA在内的领先科研机构早就认识到，要加速新兴工程技术的发展，就需要将快速材料发现与产品开发过程紧密结合起来。原则上，这将要求工程界从目前在材料与系统设计中采用的分散的、物理试验为主导的方法，转向高度依赖数值分析平台的、更集成化的方法。
NASA 2040愿景中，概述了材料和系统的融合多尺度建模与仿真的当前及未来状态，
而实现这一愿景的途径简称集成计算材料工程（ICME）。ICME涵盖了实现这一转型所需的广泛解决方案和产品。具体而言，其需要通过不同尺度的计算力学求解器，来了解材料成分和结构属性关系如何影响其在不同工作条件下的物理属性和产品响应。此外，还有机器学习（ML）等新技术驱动因素，其可助力数据分析构建数学结构与属性的关系。
更广泛地说，从预测材料行为的数值求解器到预测物理产品响应的求解器，都需要实现集成化的项目统筹。鉴于材料种类繁多且工况复杂，材料数据管理平台对于大型组织和行业/学术联盟而言至关重要。在用于物理系统中材料性能的虚拟验证与确认所需的平台和解决方案方面，所有新兴需求，都需要行业、学术界和国家实验室之间的广泛合作。
集成的Ansys和Schrödinger解决方案可应对材料至系统的挑战。
基于这一将ICME作为主要驱动因素的愿景，Schrödinger和Ansys建立了合作伙伴关系，以应对材料至系统的挑战。三十多年来，Schrödinger一直在为预测性材料发现、优化及材料分析提供解决方案。组合后的产品组合与集成，将推动ICME愿景在新一代电池、消费类产品、电子产品以及交通运输等各技术领域更快落地。对于行业而言，这一合作将有可能带来诸多变革性成果，包括可持续材料驱动的产品、对大量不同材料进行筛选、预测材料在使用条件下的性能，以及材料至产品的循环等。
结合了Schrödinger和Ansys解决方案的集成计算材料工程（ICME）工作流程示例。
作为此次共同合作的价值的初步展示，Ansys和Schrödinger针对纤维增强复合材料的预测性能开发了一款解决方案，广泛应用于航空航天与国防、汽车以及能源公司。该研究展示了聚合物树脂在不同条件下的预测性材料筛选和选择。树脂属性通过分层多尺度建模框架，向上传递至铺层层级属性，同时进一步了解工艺引起的材料性能波动，以及关键的结构与属性关系。最终，铺层层级属性被尺度传递到复合材料层合板属性，并应用于目标物理系统。