Le novità di Simcenter FLOEFD 2306

Gestione termica dell’elettronica di potenza: modello compatto IGBT

I moduli di potenza per l’elettrificazione dei veicoli a energia rinnovabile sfruttano i semiconduttori di potenza per la commutazione allo stato solido. Al centro di molti moduli di potenza, i transistor bipolari a gate isolato (IGBT) dominano ancora in molte applicazioni, anche con la crescente adozione di MOSFET SiC e dispositivi basati su GaN. La gestione termica degli IGBT è fondamentale per l’affidabilità del sistema e la previsione accurata della temperatura di giunzione è preziosa.

Uno degli approcci di modellazione termica più comuni per simulare un componente principalmente in regime stazionario è il metodo di modellazione termica compatta 2R (Two Resistor). Tuttavia, con il tipico approccio di modellazione 2R, la potenza è impostata come valore costante o determinata da una semplice equazione. Questo approccio non è adatto a un IGBT che è soggetto a perdite elettriche ed è meglio previsto utilizzando una caratteristica Corrente-Tensione non lineare.

Con Simcenter FLOEFD 2306 è disponibile una nuova opzione per la modellazione degli IGBT data dalla combinazione di un elemento elettrico e di un modello 2R che consente di determinare la fonte di calore mediante una curva caratteristica non lineare Corrente-Tensione.

Come funziona il modello compatto IGBT di Simcenter FLOEFD durante una simulazione? All’iterazione corrente si ottiene un valore di temperatura di giunzione che viene utilizzato per prevedere la potenza dell’IGBT dal grafico I-V, che può essere applicato al modello 2R come fonte di calore e così via con l’avanzare delle iterazioni.

Questo breve video illustra i passaggi per l’impostazione, la post-elaborazione e le opzioni di istanziazione del modello compatto IGBT.

Reduced Order Modeling: Temperatura di riferimento per l’estrazione del BCI-ROM

I Boundary Condition Reduced Order Models (BCI-ROM) continuano a essere adottati per supportare l’analisi transitoria in forma matriciale, per migliorare la modellazione elettrotermica negli strumenti di simulazione dei circuiti (formato VHDL-AMS) e per supportare la simulazione dei sistemi (formato FMU). Il valore riconosciuto di questa tecnologia leader del settore è la conservazione dell’accuratezza del modello termico di conduzione 3D in un modello di ordine ridotto che può essere utilizzato in qualsiasi ambiente termico. Per i modelli in cui i materiali hanno proprietà dipendenti dalla temperatura, era necessario sostituire tutte le dipendenze con valori costanti. Implementando una temperatura di riferimento nelle impostazioni di esportazione, i valori costanti delle dipendenze possono essere ottenuti automaticamente per tutti i materiali in un processo più snello.

Component Explorer: esportazione e importazione di una lista di componenti

Adesso è possibile gestire grandi volumi di materiali e proprietà dei componenti elettronici, come le potenze, attraverso fogli di calcolo di Microsoft Excel. Le proprietà dei componenti possono essere esportate in un foglio di calcolo Excel, quindi modificate e importate nuovamente. L’ordine dei componenti nell’elenco esportato segue la gerarchia del progettista originale. Le proprietà disponibili per la modifica includono: materiale del componente; valore della sorgente del volume; componente 2R (l’istanza dalla libreria e la potenza); componente LED (l’istanza dalla libreria e la corrente).

Collegamento tra solutore non lineare Simcenter NASTRAN e Simcenter FLOEFD

Molte applicazioni di analisi strutturale di interesse per l’elettronica e altri settori richiedono capacità di solutori non lineari. È stata implementata una nuova connessione tra Simcenter FLOEFD e il solutore strutturale non lineare NASTRAN. Ciò significa che è possibile configurare un nuovo progetto per la simulazione di analisi non lineare dall’interno di Simcenter FLOEFD, risolvere e visualizzare i risultati all’interno della stessa interfaccia*.

Il video seguente mostra i passaggi necessari per collegare e configurare una simulazione utilizzando il solutore non lineare NASTRAN da Simcenter FLOEFD.

*Richiede una licenza separata e indipendente di Simcenter NASTRAN per collegarsi e operare con Simcenter FLOEFD.

Analisi Strutturale: modellazione dei grandi spostamenti

Per tenere conto del comportamento strutturale non lineare dovuto a grandi spostamenti della geometria, Simcenter FLOEFD 2306 sfrutta ora le capacità non lineari del solutore iterativo SOL 401 di Simcenter NASTRAN. In questo video è possibile esplorare i passaggi necessari:

Analisi strutturale: contatto basato sulla tolleranza

Una fase cruciale di pre-processing per gli analisti strutturali comprende la definizione dei contatti sulle superfici di corpi in interferenza o con gap tra loro. L’utilizzo di molti strumenti di simulazione industriali può richiedere molto tempo, soprattutto in situazioni di geometria non ideale, per cui è necessaria un’ulteriore preparazione della geometria. In Simcenter FLOEFD 2306, gli utenti possono ora sfruttare la funzionalità di creazione automatica dei contatti.

Consideriamo un caso reale di un prodotto come un faro automobilistico con una geometria complessa, un’elettronica montata e un connettore per le luci montato con un giunto sferico. Per un’analisi accurata è necessario tenere conto dei contatti sferici, ma questo comporta in genere alcune sfide e un investimento di tempo nella pre-elaborazione. Ora tali contatti possono essere creati molto più facilmente grazie alla creazione automatica di contatti basati sulla tolleranza di Simcenter FLOEFD 2306. Il video qui sotto mostra i passaggi per utilizzare questa nuova funzione:

Analisi strutturale: controlli sull’aspect ratio della mesh – aiuta la modellazione di corpi sottili

Per motivi di efficienza, la modellazione di lastre sottili o di componenti a geometria sottile, come gli strati di un circuito stampato, con un rapporto d’aspetto più elevato è vantaggiosa dal punto di vista computazionale. Gli utenti possono ora specificare un rapporto di aspetto massimo per particolari componenti nelle impostazioni della mesh strutturale.

I passaggi per l’impostazione del rapporto di aspetto della mesh sono illustrati in questo breve video:

Analisi strutturali: Goals per analisi modale

L’analisi modale è stata migliorata in Simcenter FLOEFD 2306. Gli autovalori risultanti dall’analisi delle frequenze modali possono ora essere impostati come valori obiettivo di un’analisi e possono quindi essere utilizzati come funzioni obiettivo per lo studio parametrico o l’ottimizzazione, in modo da poter esplorare meglio lo spazio di progettazione.

Aumento della velocità del mesher in Simcenter FLOEFD 2306

Di seguito sono illustrati alcuni esempi di velocizzazione e ottimizzazione del generatore di griglie cartesiane per diversi modelli, con indicazione del numero di celle e dei volumi dei corpi. Come si può vedere, in termini di scalabilità, questo offre miglioramenti di 9-12 volte in termini di velocità per 32 core per un modello di celle da 10-20 milioni di celle. Si tratta di un miglioramento significativo di un fattore di 2-3 volte più veloce rispetto alla versione precedente.

Sono stati apportati miglioramenti nell’ottimizzazione delle dimensioni dei file mesh e nei tempi di lettura/scrittura degli stessi. I tempi di scrittura dei file di mesh sono ora significativamente più brevi.

L’importazione di EDA Bridge e la generazione di Smart PCB sono state notevolmente migliorate in termini di velocità e di riduzione dei tempi di aggiornamento dopo la modifica delle caratteristiche di Smart PCB.

Di seguito è riportato il caso di un PCB con 54 milioni di nodi che risulta più veloce di 6 volte nell’importazione di Smart PCB e nella generazione di mesh tra la versione 2305 e il nuovo Simcenter FLOEFD 2306. Questi vantaggi tra le versioni continuano a contribuire ad accelerare il flusso di lavoro dell’analisi termica da ECAD a CAD, in modo da poter valutare un maggior numero di progetti di PCB in tempi stretti.

Simcenter FLOEFD for Simcenter 3D via Token Based Licensing

Simcenter FLOEFD è ora disponibile tramite licenza basata su token per gli utenti di Simcenter 3D. Questo porta le capacità fluidodinamiche computazionali di Simcenter FLOEFD nell’interfaccia desktop multifisica di Simcenter 3D. Questo prodotto si chiama Simcenter FLOEFD SC. Quando viene lanciato, Simcenter FLOEFD SC appare come una scheda di analisi del flusso all’interno della nota interfaccia di Simcenter 3D. Si tratta di un passo avanti per supportare i clienti di Siemens Xcelerator che utilizzano gli strumenti Simcenter e che hanno richiesto una maggiore integrazione laddove le figure degli utenti engineering possono trarre vantaggio da un unico ambiente.

Inizialmente Simcenter FLOEFD SC sarà composto da 3 configurazioni: il software di base, il modulo electronics e il modulo lighting.

Siemens Digital Industries continua a seguire il feedback dei clienti per migliorare i collegamenti delle analisi CFD integrate nel CAD ai flussi di lavoro per la gestione del ciclo di vita del prodotto nell’ambito di Siemens Xcelerator e dell’impegno ad aiutare i clienti a perseguire gli obiettivi di Digital Twin e Digital Thread.

Per una migliore integrazione con Teamcenter, il modello di dati Simcenter FLOEFD è ora memorizzato in un formato di file XML. Ciò favorisce la possibilità di personalizzare i dati del modello e di integrarlo più facilmente nei flussi di lavoro dei clienti. Un file con il modello di dati predefinito viene distribuito con la versione, in modo che sia possibile leggerlo o modificarlo e poi applicarlo nuovamente a FLOEFD. Il file XML con il modello di dati viene memorizzato nella cartella dei dati del programma a livello locale e può essere memorizzato anche in Teamcenter.

Maggiori opzioni per l’utilizzo di FMU: eseguire run FMU su Linux

Tutte le informazioni necessarie, compresa la geometria all’interno di un FMU esportato da Simcenter FLOEFD, sono ora disponibili per l’uso su Linux. Una FMU esportata da FLOEFD è compilata come unità indipendente dalla piattaforma, in modo da poterla usare su un computer Linux per co-simulare con altri software, come Simcenter Amesim. È anche possibile eseguire il solutore Simcenter FLOEFD in remoto su Linux con una FMU importata all’interno se l’altro software supporta Linux.

Supporto licenze Siemens SALT con Simcenter FLOEFD 2306

Nell’ambito del continuo consolidamento dei diversi sistemi di licenze per semplificare e migliorare le licenze per i nostri clienti all’interno di tutti i prodotti Siemens, Simcenter FLOEFD ora supporta SALT (Siemens Advanced Licensing Technology) in Siemens Licenser Server 2.2.0.0.

I clienti possono utilizzare le licenze esistenti quando passano al server di licenze Siemens.

Per approfondire l’argomento:

• Scopri Simcenter FLOEFD
• Leggi l’articolo originale sul blog di Siemens QUI