Physical AI 是什麼？

中文翻譯成「物理人工智慧」，也是比較常見的說法。
有時也會翻成：實體人工智慧、具身人工智慧（Embodied AI，偏學術）

Physical AI = AI 能理解並控制真實世界的物理系統

也就是 AI 不只是處理：文字、圖片、數據
而是能處理：現實世界的物理現象

例如：重力、摩擦、溫度、空氣流動、結構壓力

Digital Twing 數位孿生 是什麼？

Digital Twin 數位孿生 = 真實物體在電腦中的完整虛擬版本

也就是將真實的物體利用數位模型在電腦裡呈現，但它不是普通3D模型。

Digital Twin 數位孿生 會包含：幾何 + 物理 + 即時數據

美國加州聖荷西 —— Cadence（Nasdaq: CDNS）今日宣布已完成此前公布的 收購 Hexagon AB 的設計與工程（Design & Engineering，D&E）業務。此次收購大幅擴展了 Cadence 的 系統設計與分析（System Design and Analysis，SDA）產品組合，並在策略上使公司能夠把握 Physical AI（物理人工智慧） 的市場機會。

此次收購透過結合 Cadence 強大的 多物理場（multiphysics）產品組合 與 Hexagon D&E 在 結構分析、聲學與多體動力學 領域的領導地位，加速推動 Cadence 的 Intelligent System Design（智慧系統設計）策略。

Hexagon D&E 的旗艦 MSC Software 解決方案（包括 MSC Nastran 和 Adams）將與 Cadence 在以下領域的領先多物理技術整合：

• 電子系統設計
• 計算流體力學（CFD）
• BETA CAE 的結構分析前後處理技術

透過整合上述技術，Cadence 將能提供 完整端到端的多物理模擬平台，進一步提升業界在整合設計與分析解決方案方面的標準，並使系統級創新更加順暢。

CEO談 Cadence砸27億歐元收購Hexagon D&E，布局Physical AI與Digital Twin市場

「此次收購是推進我們智慧系統設計願景的重要里程碑。
透過將我們業界領先的計算軟體與 AI 驅動設計能力，與 MSC Software 世界級的結構與物理分析技術結合，我們將使客戶能突破可能性的邊界——從自動化系統、先進機器人到未來交通技術。」

－　Cadence 總裁兼 CEO Anirudh Devgan

推動 Physical AI 時代

整合後的產品組合將使 Cadence 在 Physical AI 時代中佔據更有利的位置，透過將：

• 高精度物理模擬（physics-based simulation）
• AI 驅動設計探索緊密結合。

這將使客戶能建立 真實世界系統的虛擬模型（digital twin），並準確預測系統在複雜運作條件下的行為。透過涵蓋以下能力：

• 運動模擬（motion）
• 振動分析（vibration）
• 結構響應（structural response）
• 流固耦合（fluid-structure interaction）

工程師可以生成 更豐富且具有物理基礎的數據，用於訓練與驗證 AI 模型，進而提升智慧車輛與工業系統的性能與可靠性。

交易金額與財務影響

此次收購總金額約為 27 億歐元，其中包括約 1.5 億歐元的交易相關稅務負擔。

交易結構：

• 70% 現金
• 30% Cadence 普通股

在財務模型下，Cadence 預計：

• 該業務在 2026 年將為公司增加約 1.6 億美元營收
• 在 非 GAAP 基準下，2026 年每股盈餘將稀釋約 0.28 美元
• 2027 年開始轉為增益（accretive）

有關 Cadence砸27億歐元收購Hexagon D&E，布局Physical AI與Digital Twin市場 ，更多資訊可於 Cadence 官方網站查詢。

你認識 Cadence 嗎?

Cadence 是全球 EDA （Electronic Design Automation）三大巨頭之一。 (另外兩大巨頭：Synopsys、Siemens Digital Industries Software)

Cadence 是做什麼的？

簡單的說：Cadence 提供工程設計軟體，幫科技公司設計晶片與電子系統。

例如：

• AI晶片
• GPU
• 手機SoC
• 汽車電子
• 5G設備
• Data Center

這些晶片幾乎都會用到 Cadence 的工具。

Cadence 的核心技術

Cadence 的核心產品主要分為三大類：

A. EDA（晶片設計軟體）

EDA = Electronic Design Automation

用途：設計半導體晶片。

流程包括：

晶片設計→電路設計→版圖設計→模擬與驗證→送去晶圓廠製造

Cadence 提供整套工具。常見產品如下：

• Virtuoso
• Innovus
• Genus
• Tempus
• Spectre

B. IP（矽智財）

Cadence 也提供 晶片設計模組。例如：

• SerDes
• PCIe
• DDR
• USB
• AI processor

公司可以直接購買 IP 來整合。

C. Hardware emulation

Cadence 也提供 晶片模擬硬體系統。

代表產品：

• Palladium
• Protium

用途：模擬整個晶片系統。

例如：GPU / CPU / AI晶片。

Cadence 服務的產業？客戶是誰？

Cadence 的技術服務於多個產業，包括：

• 超大規模運算（Hyperscale Computing）
• 行動通信
• 汽車
• 航太
• 工業
• 生命科學
• 機器人

簡單說：全球最先進晶片幾乎都用 Cadence 設計。

星 恆 擁 有 可 靠 的 技 術 與 人 才，有 任 何 相 關 問 題 都 歡 迎 來 信 或 來 電 討 論 指 教，幫 您 量 身 打 造 符 合 需 求 的 解 決 方 案 ，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或 是 來 信。

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MSC Apex 2025.2 已經上線！這次更新重點放在與 MSC Nastran 的深度同步，讓你的模擬流程更快速、更準確。

關鍵升級：

• 更快的運算：透過「線性間隙」功能模擬零件受壓接觸，提升分析效率。
• 更強的效能：支援曲面節點合併，優化連接處的數據處理。
• 多模型管理：支援在同一個介面切換多個模型進行對比驗證，省下授權成本。
• 精準建模：改進了變截面樑的建模精度，讓設定更具彈性。
• 簡化流程：提升曲面綁定（Ties）效能，省去建立虛擬邊界與重複劃分網格的步驟。

MSC Apex 多模型（Multi-model）支援功能說明

MSC Apex 改進了模型中節點（Nodes）與單元（Elements）的儲存方式。全新的多模型功能允許用戶將幾何模型、有限元素模型（FEM）或 MSC Apex 資料庫匯入現有模型中，或將其作為獨立模型開啟，且無需重新啟動應用程式。

1. 提升工作流程效率

用戶可以在多個模型之間無縫切換，減少等待時間並優化工作流程。這讓用戶能同時針對不同模型進行審閱、編輯以及後處理（Post-processing），對於大型裝配體或跨領域專案尤為實用。

2. 數據完整性與效能管理

• 高保真度：系統為每個模型保留完整的幾何、網格及相關元數據（Metadata），確保在模型切換過程中不會遺失任何數據。
• 記憶體管理：採用先進的記憶體管理技術，即使處理高解析度的網格，也能在不犧牲效能的前提下同時處理多個模型。
• 直觀操作：界面包含直觀的控制選項，可輕鬆啟用、停用或組織模型，導覽過程非常簡便。

3. 整合與自動化

• 情境管理（Scenario Management）：支援與情境管理整合，可針對不同模型同時或依序執行分析。
• 腳本自動化：此功能可與腳本 API 完美配合，讓重複性的多模型工作流程實現自動化。

提示：在研究樹（Study Tree）中，非當前啟用的模型及其相關情境會以灰色顯示，方便用戶快速區分目前的工作對象。

強化型網格相關綁定（Mesh-dependent Ties）

MSC Apex 2025.2 引入了全新「相依於網格」的綁定技術，提供多種連接類型，包括：邊對邊（edge-to-edge）、邊對單元邊（edge-to-element edge）以及邊對節點（edge-to-node）。

1. 更靈活的連接與建模精度

• 精確對齊：幾何邊界可與網格邊界或節點精確對齊，無需依賴虛擬幾何層（Virtual geometry layers），即可在不同物體間實現一致的網格（Congruent meshes）。
• 廣泛兼容性：支援孤立網格（Orphan mesh）、關聯網格（Associated mesh）、刻面體（Facet bodies）以及混合單元類型，能有效連結實體（Solids）、殼（Shells）與樑（Bars）。

2. 進階控制參數

用戶可自定義搜尋距離（Search distance）與清理公差（Cleanup tolerance）來精確控制對齊效果。在這些設定下，綁定功能的作用類似於「種子（Seeds）」，能將節點位置限制在指定的邊界上。

3. 效能優化與突破限制

• 提升擴充性與節省記憶體：針對大型模型進行了優化，顯著降低記憶體佔用，並在進行生成式更新（Generative updates）時，盡可能減少不必要的重新劃分網格（Remeshing）。
• 突破公差限制：取消了以往 0.2 mm 的公差限制，現在可以高效處理更大的間隙。

強大的穩定性：透過儲存幾何與網格實體之間的映射關係，即使在修改模型後，綁定關係仍能保持連接狀態，這在處理複雜裝配體時展現出極高的魯棒性（Robustness）。

MSC Apex 建模軟體 2025.2｜一次掌握所有新功能亮點：

節點合併功能優化（Node Merge Improvements）

MSC Apex 2025.2 的節點合併工具現在支援在指定的公差（Tolerance）範圍內合併任何節點。這包括了孤立節點（Orphan nodes）以及與幾何關聯的節點。

1. 提升建模靈活性

以往在進行類似操作時可能需要解除網格關聯或使用特定綁定，但現在：

• 無需解除網格關聯：直接在現有結構上進行合併。
• 支援局部編輯與重劃網格：在進行局部修改或重新劃分網格時，系統能同時維持有限元素模型（FEM）的拓撲結構與連接性。

2. 確保大型裝配體的一致性

• 保留固定節點與 ID：在合併過程中，使用者可以選擇保留特定的節點及其 ID 編號，這對於大型裝配體（Assemblies）的版本控管與一致性至關重要。
• 支援刻面體（Facet Body）：工作流程支援刻面體的同步更新，並與模組級運算（Module-level operations）整合，大幅提升處理大規模模型的擴充性。

3. 核心價值：減少手動清理 這次更新顯著提升了管理複雜網格的彈性，並大幅減少了以往最耗時的手動網格清理（Manual cleanup）步驟。

網格劃分功能改進（Additional Meshing Improvements）

本次更新透過多項技術調整，讓網格劃分行為更具魯棒性（Robust）與可預測性，有效減少手動調整的需求。

1. 六面體網格（Hex Meshing）：形狀保真度提升

在進行六面體網格劃分時，新增了「保留網格控制形狀（Preserve mesh control shape）」的選項。

• 技術優勢：確保在整個網格生成過程中，網格控制形狀保持不變。這對於複雜幾何體尤其重要，特別是當網格控制曲線與邊界邊緣相交時，能確保更高的一致性與網格品質。

2. 抑制單元內邊界（Suppress Internal Edges）

現在支援在六面體網格劃分過程中，抑制單元（Cells）的內部邊界。

• 技術優勢：這項功能有助於避免在建立六面體網格時產生不必要的切分（Splits），讓網格佈局更簡潔，減少單元數量並優化結構。

3. 狹長曲面網格（Skinny Surface Meshing）優化

針對狹長比例的曲面，系統改進了靠近邊界邊緣處的節點對齊（Node alignment）技術。

• 技術優勢：這項改進顯著減少了過渡區域的三角形單元數量，並提升了整體的網格品質與分析精度。

這些更新共同提升了處理大型且複雜模型的效率：

• 更可靠的自動化：減少因幾何特徵導致的網格扭曲。
• 更高品質的單元：六面體網格更規整，狹長區域的網格流動更順暢。
• 降低人工負擔：透過預設優化與新增控制選項，工程師不再需要花費大量時間手動修正網格。

1D 單元屬性型錄工具 (1D Element Property Catalog Tool)

全新的 1D 單元屬性型錄工具 大幅簡化了傳統 MSC Nastran 樑建模的工作流程。此工具提供了一個中央管理界面，讓使用者能更高效地建立、編輯與管理各種 1D 屬性。

1. 全面的屬性支援

該工具整合了多種 Nastran 屬性卡片，涵蓋了從線性到非線性的應用場景：

• 標準樑單元：支援 PBAR、PBARL、PBEAM 與 PBEAML。
• 非線性樑單元：支援 PBEMN1、PBARN1 與 PRODN1 等非線性屬性。

2. 核心優勢與功能亮點

• 高效組織與管理：型錄式的管理方式能有效減少重複定義，並確保大型裝配體中屬性的一致性。
• 直觀的導覽體驗：此工具的設計邏輯與現有的「材料庫」及「3D 單元屬性」模式一致，使用者無需重新學習即可快速上手。
• 簡化建模流程：透過整合屬性定義並支援直接指派至單元，該工具大幅提升了易用性，並縮短了複雜樑模型的設定時間。

為什麼這項更新很重要？對於處理大量框架結構（如航太機身或船舶構架）的工程師而言，管理成百上千個不同的樑截面與屬性通常非常繁瑣。1D 屬性型錄工具 的出現，代表 MSC Apex 正在將複雜的 Nastran 卡片管理變得更加視覺化與直觀化。

MSC Apex 建模軟體 2025.2｜一次掌握所有新功能亮點：

非線性樑單元屬性 (Nonlinear Beam Properties)

為了更精確地呈現樑單元的非線性行為，MSC Apex 現在支援 PBEMN1、PBARN1 以及 PRODN1 屬性。這些屬性對於模擬在大變形與非線性條件下的複雜結構響應至關重要。

主要優勢：

• 高保真度模擬：無需再透過繁瑣的手動繞道（Manual workarounds）來設定，即可直接模擬複雜的結構反應。
• 工作流整合：將這些非線性能力直接整合進現有的樑單元工作流程中，大幅簡化了定義 1D 單元非線性特性的步驟。
• 確保 Nastran 一致性：此功能的整合確保了 Apex 與 MSC Nastran Input Decks 的高度一致性，讓資料交換與後續求解更穩定。
• 擴展分析範圍：這項增強功能提升了需要高度精確非線性建模（如航太、重工業）之應用場景的模擬品質。

1D 單元屬性與樑跨的混合應用模式 (Hybrid Approach)

MSC Apex 2025.2 提供了一種混合建模策略，讓用戶能根據專案需求靈活切換不同的管理方式：

• 樑跨法 (Beam Span Method)： 這是組織跨越不連續段落之樑單元的理想方式。特別適用於處理僅有網格的模型（Mesh-only models），能有效簡化段落間的連接管理。
• 1D 屬性型錄 (1D Property Catalog)： 支援傳統的 MSC Nastran 工作流程。透過集中化的介面管理屬性，適合需要為進階分析定義詳細參數的場景。

核心價值

• 彈性選擇：用戶可以針對每個專案選擇最高效的建模路徑——無論是使用「樑跨」進行快速佈局，還是應用「詳細型錄」進行深度分析。
• 減少重複作業：整合兩套方法後，能大幅降低重複定義屬性的機率，提升工作流程的易用性。
• 確保 Nastran 一致性：無論採用哪種建模方式，都能確保輸出的模型與 Nastran Input Decks 完全相容，這對於建立複雜裝配體或非線性樑模擬場景尤其關鍵。

MSC Nastran 2025.2 深度整合與增強

MSC Apex 2025.2 全面支援 MSC Nastran 的最新技術，讓使用者在直觀的建模環境中，即可發揮強大求解器的完整效能。

1. 更深度的非線性與接觸分析

• 線性間隙元素 (Gap Elements)：MSC Nastran 在線性分析中新增了間隙元素，而 Apex 2025.2 已同步支援此功能。
• 全局能量輸出 (Global Energy Outputs)：針對非線性靜力分析，新增了能量輸出功能，讓工程師能更深入地洞察模型在非線性狀態下的表現。
• 接觸間隙控制：支援 Nastran 針對接觸面間隙（Gaps in contact）新增的多項控制選項。

2. 求解效能優化：SPARSESOLVER RESVEC

• 快速殘差向量計算：Apex 現在支援 SPARSESOLVER RESVEC 指令。這能顯著加快模態解（Modal solutions）中的殘差向量運算，對於以實體單元（Solid-element）為主的大型模型尤其有利，能大幅縮短運算時間。

3. 氣動彈性力學與模態分析

• 動態氣動彈性 (Dynamic Aeroelasticity)：Apex 正式啟用對 Nastran 動態氣動彈性的支援，並同步支援實數耦合模態 (Real coupled modes)，擴展了在航太領域的分析能力。

4. 模型驗證與約束處理 (Constraint Handling)

• 強化 RBE3 元件驗證：支援 Nastran 新增的驗證選項（如 RBE3RFIX、RBE3TLVL 與 RBE3THR），這有助於更精確地驗證剛體單元（Rigid body elements）並優化約束處理的準確性。

模組腳本編寫支援 (Scripting Support for Modules)

MSC Apex 2025.2 擴展了其腳本 API，現在使用者可以透過自動化腳本來建立與管理模組。這對於需要處理大量重複性任務的工程師來說，是邁向全自動化流程的關鍵一步。

1. 模組化操作自動化

透過更新後的腳本 API，使用者可以自動執行以下操作：

• 模組建立與管理：直接透過程式碼定義模組結構。
• 轉換動作 (Transform Actions)：自動執行模組的移動、旋轉、鏡射等空間變換。
• 邊界連接 (Boundary Connections)：自動定義模組間的物理連接與邊界條件。

2. 建立可重複的標準化流程

• 大幅縮短設定時間：針對複雜的裝配體（Complex Assemblies），使用者可以定義一套可重複運用的流程，避免手動操作的繁瑣。
• 確保專案一致性：透過腳本執行，能確保不同工程師或不同專案之間，模型處理的標準與品質完全統一。

3. 整合大型自動化框架

模組操作現在可以無縫整合到更廣泛的自動化框架中，簡化了從幾何準備（Geometry Preparation）、網格生成（Mesh Generation）到分析情境設定（Scenario Setup）的完整環節。

MSC Apex 建模軟體 2025.2｜一次掌握所有新功能亮點：

後處理腳本自動化支援 (Post-processing Scripting)

MSC Apex 2025.2 大幅強化了後處理 API，讓使用者能透過腳本自動產出分析結果，極大化縮短重複性工作的時間。

• 自動化繪圖與影像：支援自動生成變形圖 (Deform)、雲紋圖 (Fringe) 與向量圖 (Vector)，並可直接產出動畫。
• 關鍵熱點偵測：可透過腳本自動識別並標記模型中的「熱點 (Hot Spots)」，快速定位應力集中區域。
• 流程整合：將自定義的後處理程序整合至大型自動化框架中，實現從求解完成到結果審閱的無縫銜接。

易用性與效能提升：視窗即時編輯網格種子

MSC Apex 2025.2 讓使用者能直接在主視圖（Viewport）中編輯邊緣種子（Edge seeds），大幅簡化操作流程。

• 直觀互動：無需在多個對話框或選單間切換，直接選取邊緣即可調整。
• 即時回饋：視覺化調整種子數值後，網格分佈會立即更新，讓網格細化（Mesh refinement）過程更直觀且高效。

我們擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。 想更清楚的了解　MSC Apex 建模軟體 2025.2｜一次掌握所有新功能亮點　Apex(快速建模)，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或是 來 信。

If you want to know more details ,please contact Simhex.

Apex CAE 應用:

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Modeler

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

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【主題】機器人引領智慧浪潮：模擬技術驅動液冷散熱與海洋工程新篇章  
【時間】2025年11月28日(五) 8:30AM~4:30PM
【地點】華南銀行國際會議中心 2F (臺北市信義區松仁路123號)
【活動網頁】https://blog.mscsoftware.com.tw/2025-hexagon-taiwan-simulation-user-conference/

AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代 ｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會

AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代 ｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會

模擬應用創新 實戰案例演說

嚴選時下最熱門的題目，邀請學術和產業界的Hexagon CAE模擬軟體用戶，分享各領域的實戰案例。

【主辦單位】MSC Software台灣分公司(Hexagon 海克斯康)
【專業合作夥伴】應用熱流分析中心, 智馭科技, 星恆科技, 岱冠科技

我們擁有可靠的技術與人才，有任何相關問題都歡迎來信或來電討論指教，幫您量身打造符合需求的解決方案。 想更清楚的了解Actran (聲學分析)、Romax(機電傳動系統設計)、ODYSSEE(機器學習與 AI)、Apex(快速建模)，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或是 來 信。

If you want to know more details ,please contact Simhex.

ODYSSEE Apex Actran CAE 軟體相關介紹:

ODYSSEE CAE 應用: (結合AI ML)

• 最佳化預測
• 使用以影像為基礎的機器學習，為任何產業提供即時預測和優化。
• 製造錯誤監測（鑄造）
• 建立模具的花費指標
• 用於品質控制的錯誤特徵
• 可建構性: 建構風險，不確定性和決策
• 基於肺部感染的MRI影像做診斷預測
• 透過即時預測模型對遠距病患監控
• 飛行模擬(著陸的條件)
• 衛星圖像選擇性壓縮與分類

Apex CAE 應用:

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Modeler

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

Romax CAE 解決方案

行 業 應 用 案 例 ：

    軌 道 交 通    

客 戶 需 求 ：

軸承供應商調查

Romax 所 提 供 的 服 務：

一列現代化柴油列車軸箱軸承失效問題不斷增加，引起了越來越多的關注。 Romax 工程師使用 優 化 模 擬 軟 體，基於對 軸箱軸承 和 齒輪箱 的深厚知識，通過三個關聯的工作包進行問題根源分析以及詳細高效的問題調查。

    可再生能源    

客 戶 需 求 ：

根據GL認證的要求，在指定載荷譜和極限工況下完成 耐久性 計算。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

詳細的軸幾何尺寸，複雜的行星齒輪系統，花鍵聯結，有限元箱體模型和內部軸承細節。使用載荷分佈評估和選擇軸承，根據ISO標準計算壽命，調查和優化 預緊力 、 遊隙 、 錯位量 、 軸承 內部幾何資訊和 潤滑 狀況。Romax 生成的報告中 耐久性 滿足GL要求。報告允許供應商在該風機中使用它們的軸承產品。

    重 載 車 輛    

客 戶 需 求 ：

審核中型卡車 變速器 ，評估低成本供應商的軸承

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

使用 Romax 軟體的全系統方法詳細分析所選軸承類型； Romax 在軸承潛在供應商審核過程中提供支援。基於完整 齒輪箱 系統分析完成 軸承選型 和 優化 。評估預緊力、錯位量、潤滑油和量產變差，鑒別軸承性能的關鍵影響因素。

    汽 車 行 業    

客 戶 需 求 ：

某大型歐洲汽車製造商需要改進 變速器 設計，使製造流程更具魯棒性。裝配過程中產生的結構變形導致 軸承預緊量 發生變化，需分析和優化軸承預緊量變化產生的系統影響。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

Romax 快速的建模 和 分析 功能可以將 齒輪 、 軸 、 軸承 和 箱體 集成到單一的 齒輪箱 模型中，預測各個零部件之間的 相互耦合 作用。通過使用 Romax 軟體對 變速器 進行整體系統優化，充分考慮所有零部件之間的相互影響，分析 電機定子 與 齒輪箱 殼體之間的配合以及箱體變形及其對 齒輪 和 軸承 的影響，最終幫助該汽車製造商優化了製造工藝，成功降低製造成本並進一步提高產品品質。

聲學分析 Actran  CAE 應用 ：

• 動力總成 ，變速箱和電動發動機的雜訊預測
• 發動機進氣和排氣系統聲學特性
• 後視鏡和空調環控系統的氣動-振動-雜訊分析
• 輪胎和通過噪音評估，包括聲學處理優化
• 車輛內部聲學舒適度，包括全內飾車身的NVH性能評估和聲學包優化
• 多層結構聲學傳輸損耗預測，考慮隨頻率變化的聲學處理效應
• 傳輸路徑分析和設計變更影響比較
• 考慮安裝效果（結構振動、吸聲等）的風扇雜訊評估
• 音響設備集成性能評估
• 飛機進氣和排氣雜訊的聲學處理和機艙設計優化
• 機身氣動雜訊的傳播預測
• 水下雜訊傳播
• 高強度隨機聲載荷和振動導致的振動聲疲勞預測

技術特點 ：

• GUI 支援高級結果視覺化 ，包括專用的聲學後處理功能（極座標圖，3D方向圖，貢獻圖，聲學量）
• 具有基於聲學標準的嵌入式聲學測點生成功能（ISO 3744 ， ISO 3745 ，SAE J1074和 IEC 61672-1）
• 根據使用者的需求自訂的介面
• 基於自我調整求解器的網格劃分技術 ，可實現高效計算並減少用戶網格劃分工作
• 高度集成到多體時功能變數代碼 Adams 和 CFD 代碼 scFLOW 中進行聯合模擬
• 與結構分析FEA軟體 （如MSC Nastran） 進行聯合模擬
• 分析靜態介質和複雜流動中的聲音傳播和輻射
• 使用無限單元和自我調整完美匹配層（APML）模擬自由場輻射
• 在小空間流體中建立聲學粘熱損失模型
• 採用直接頻率法或模態頻率法進行振動 – 聲學耦合分析
• 豐富的結構單元庫：實體、殼體、梁、彈簧、剛體、多層複合結構等
• 基於BIOT 理論的多孔彈性單元庫 ，用於通過體積作用的聲學材料建模
• 用於有源結構建模的壓電單元庫
• 隨機載荷 ：擴散聲場，湍流邊界層等
• 使用線性和二階單元進行 2D 、3D和軸對稱模型分析
• 從定常和非定常的 CFD 結果（SNGR技術，Lighthill和Möhring類比）中，提取氣動聲源， 預測由湍流引起的雜訊
• 支持 CFD 代碼自有檔案格式
• 基於有限元和虛擬SEA方法的低、中和高頻求解功能
• 直接和反覆運算求解以及 KRYLOV 快速頻率回應求解
• GPU 加速功能解決大模型和高頻問題

• 延 伸 閱 讀 
• 2025最新NVH解析｜階次分析在旋轉機械故障診斷的應用全攻略
• 網格掰掰！PreonLab CFD流體力學模擬再進化
• 如何為 eVTOL 無人機設計提供數位孿生支援 – MSCOne
• 聲學模擬、NVH、智慧製造設計解決方案 – Actran
• 從噴嘴到排水系統：PreonLab助力洗碗機全流程設計模擬
• 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談電動車電池設計 CAE工程師必看
• 隔音建築材料開發必備工具：從CAE模擬找到最佳材料解 – Actran
• 變速箱的聲音輻射 – CAE軟體Actran
• 窗簾設計新科技：降低噪音1套軟體就搞定 – Actran
• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• 數位孿生技術 ：探索數位化未來的關鍵技術
• 電子電聲產業Acoustic solution – Actran
• 航空技術飛機致動器設計 – CAE軟體Romax
• AI解決NTF BIW 2大問題 – CAE軟體ODYSSEE
• 鐵路噪音解決方案 – CAE軟體Actran
• 風力渦輪機傳動系統的耐久與噪聲-CAE軟體Romax
• Acoustic 聲學分析
• ODYSSEE CAE 機器學習成為電機一大助力
• ODYSSEE幫助臨床醫學最佳化3D列印矯正鞋墊
• Actran 2024.1新功能 聲學Acoustic解決方案
• Actran協助富士康優化Loudspeaker設計
• Romax 協助NBC提升輪轂軸承的效率表現
• Valeo透過Romax成功縮短9個月的電驅動產品開發週期
• 變速箱性能最佳化：透過ODYSSEE建立AI ML的Romax變速箱設計
• 透過Actran分析新型風扇的氣動噪音
• Actran創建AVAS揚聲器聲學模型
• 中華汽車透過Actran進行噪音之聲源估算和響應驗證
• 電動車噪音 – 通用汽車向中高頻前進！
• NVH分析 – 利用Actran輔助車身地板阻尼優化
• Actran 2021 新功能發布要點！
• 馬達噪音優化 – 解析如何利用Actran進行噪音優化
• Actran SNGR解決複雜的流場 聲學 問題
• CAE軟體 – Actran 進行噪音分析
• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
• Avio使用MSC Nastran和Actran確保太空發射器的結構可靠度

這篇文章 AI伺服器 × CAE × EV 的數位工程新時代｜2025 台灣 Hexagon 模擬技術大會 最早出現於 星恆科技有限公司。

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ODYSSEE Apex Actran CAE 軟體相關介紹:

ODYSSEE CAE 應用: (結合AI ML)

• 最佳化預測
• 使用以影像為基礎的機器學習，為任何產業提供即時預測和優化。
• 製造錯誤監測（鑄造）
• 建立模具的花費指標
• 用於品質控制的錯誤特徵
• 可建構性: 建構風險，不確定性和決策
• 基於肺部感染的MRI影像做診斷預測
• 透過即時預測模型對遠距病患監控
• 飛行模擬(著陸的條件)
• 衛星圖像選擇性壓縮與分類

Apex CAE 應用:

• MSC Apex Modeler

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

Romax CAE 解決方案

行 業 應 用 案 例 ：

    軌 道 交 通    

客 戶 需 求 ：

軸承供應商調查

Romax 所 提 供 的 服 務：

一列現代化柴油列車軸箱軸承失效問題不斷增加，引起了越來越多的關注。 Romax 工程師使用 優 化 模 擬 軟 體，基於對 軸箱軸承 和 齒輪箱 的深厚知識，通過三個關聯的工作包進行問題根源分析以及詳細高效的問題調查。

    可再生能源    

客 戶 需 求 ：

根據GL認證的要求，在指定載荷譜和極限工況下完成 耐久性 計算。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

詳細的軸幾何尺寸，複雜的行星齒輪系統，花鍵聯結，有限元箱體模型和內部軸承細節。使用載荷分佈評估和選擇軸承，根據ISO標準計算壽命，調查和優化 預緊力 、 遊隙 、 錯位量 、 軸承 內部幾何資訊和 潤滑 狀況。Romax 生成的報告中 耐久性 滿足GL要求。報告允許供應商在該風機中使用它們的軸承產品。

    重 載 車 輛    

客 戶 需 求 ：

審核中型卡車 變速器 ，評估低成本供應商的軸承

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

使用 Romax 軟體的全系統方法詳細分析所選軸承類型； Romax 在軸承潛在供應商審核過程中提供支援。基於完整 齒輪箱 系統分析完成 軸承選型 和 優化 。評估預緊力、錯位量、潤滑油和量產變差，鑒別軸承性能的關鍵影響因素。

    汽 車 行 業    

客 戶 需 求 ：

某大型歐洲汽車製造商需要改進 變速器 設計，使製造流程更具魯棒性。裝配過程中產生的結構變形導致 軸承預緊量 發生變化，需分析和優化軸承預緊量變化產生的系統影響。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

Romax 快速的建模 和 分析 功能可以將 齒輪 、 軸 、 軸承 和 箱體 集成到單一的 齒輪箱 模型中，預測各個零部件之間的 相互耦合 作用。通過使用 Romax 軟體對 變速器 進行整體系統優化，充分考慮所有零部件之間的相互影響，分析 電機定子 與 齒輪箱 殼體之間的配合以及箱體變形及其對 齒輪 和 軸承 的影響，最終幫助該汽車製造商優化了製造工藝，成功降低製造成本並進一步提高產品品質。

聲學分析 Actran  CAE 應用 ：

• 動力總成 ，變速箱和電動發動機的雜訊預測
• 發動機進氣和排氣系統聲學特性
• 後視鏡和空調環控系統的氣動-振動-雜訊分析
• 輪胎和通過噪音評估，包括聲學處理優化
• 車輛內部聲學舒適度，包括全內飾車身的NVH性能評估和聲學包優化
• 多層結構聲學傳輸損耗預測，考慮隨頻率變化的聲學處理效應
• 傳輸路徑分析和設計變更影響比較
• 考慮安裝效果（結構振動、吸聲等）的風扇雜訊評估
• 音響設備集成性能評估
• 飛機進氣和排氣雜訊的聲學處理和機艙設計優化
• 機身氣動雜訊的傳播預測
• 水下雜訊傳播
• 高強度隨機聲載荷和振動導致的振動聲疲勞預測

技術特點 ：

• GUI 支援高級結果視覺化 ，包括專用的聲學後處理功能（極座標圖，3D方向圖，貢獻圖，聲學量）
• 具有基於聲學標準的嵌入式聲學測點生成功能（ISO 3744 ， ISO 3745 ，SAE J1074和 IEC 61672-1）
• 根據使用者的需求自訂的介面
• 基於自我調整求解器的網格劃分技術 ，可實現高效計算並減少用戶網格劃分工作
• 高度集成到多體時功能變數代碼 Adams 和 CFD 代碼 scFLOW 中進行聯合模擬
• 與結構分析FEA軟體 （如MSC Nastran） 進行聯合模擬
• 分析靜態介質和複雜流動中的聲音傳播和輻射
• 使用無限單元和自我調整完美匹配層（APML）模擬自由場輻射
• 在小空間流體中建立聲學粘熱損失模型
• 採用直接頻率法或模態頻率法進行振動 – 聲學耦合分析
• 豐富的結構單元庫：實體、殼體、梁、彈簧、剛體、多層複合結構等
• 基於BIOT 理論的多孔彈性單元庫 ，用於通過體積作用的聲學材料建模
• 用於有源結構建模的壓電單元庫
• 隨機載荷 ：擴散聲場，湍流邊界層等
• 使用線性和二階單元進行 2D 、3D和軸對稱模型分析
• 從定常和非定常的 CFD 結果（SNGR技術，Lighthill和Möhring類比）中，提取氣動聲源， 預測由湍流引起的雜訊
• 支持 CFD 代碼自有檔案格式
• 基於有限元和虛擬SEA方法的低、中和高頻求解功能
• 直接和反覆運算求解以及 KRYLOV 快速頻率回應求解
• GPU 加速功能解決大模型和高頻問題

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這篇文章 2025 第四季培訓課程 最早出現於 星恆科技有限公司。

當工程師遇上「階次之謎」

在旋轉機械的振動診斷領域，「階次（Order）」是一個既常見又容易被誤解的名詞。它在各種旋轉設備的健康監測與故障識別中扮演核心角色，但許多工程師初學時常會對它的定義與意義感到困惑。

舉例來說：當你觀察到某個頻率的振動峰值時，有人稱它是「10 Hz」，也有人說是「3階次」，到底哪個才是正確的描述？

為什麼四行程引擎每兩圈才點火一次，卻出現了「3階次」這樣的表達方式？

齒輪傳動系統中，出現了「1.625階次」這樣的非整數數據，這背後到底代表什麼意義？

這些看似矛盾的情況，其實都與階次的物理意義有關。唯有真正掌握階次分析，工程師才能在多變轉速下做出準確的診斷與判斷。

什麼是階次？從定義到物理意涵

1. 階次的最簡單定義 ：　階次（Order） 是指旋轉部件每轉一圈（即 360°）時，某事件發生的次數。

類比說明：可以將它想像成：數一個車輪每轉一圈壓過了多少個水溝蓋。

與頻率的關鍵差異：

頻率（Frequency, Hz）：表示在一秒鐘內事件發生的次數，屬於時間的概念。

階次（Order）：表示在旋轉一圈內事件發生的次數，屬於空間或角度的概念。

2. 經典案例說明

案例一：軸的轉速與轉頻關係

• 當軸的轉速為 600 RPM（轉每分鐘），則轉頻為：
  600 ÷ 60 = 10 Hz → 每秒轉 10 圈。
• 當軸的轉速為 3300 RPM，則轉頻為：
  3300 ÷ 60 = 55 Hz。

在不同轉速下，同一故障特徵的頻率會隨著轉速變化，因此頻率（Hz）不是固定的，但其對應的階次通常是固定的，可以參考頻譜圖對比。

案例二：多軸傳動系統

假設：

• A 軸轉速為 600 RPM
• B 軸的半徑是 A 軸的三倍

因為半徑越大，旋轉速度越慢，因此：

• B 軸轉速 = 1800 RPM（與半徑成反比）

那麼：

• A 軸的 1 階次：每轉 1 圈發生 1 次事件
• B 軸的 1 階次：每轉 1 圈發生 3 次事件

結論：B 軸相對於 A 軸的階次是 3 階次。

其轉速-幅值曲線中，綠色線即為階次曲線。

階次 vs. 頻率：為什麼必須分清？

在旋轉機械分析中，「階次（Order）」與「頻率（Frequency）」雖然都描述事件發生的次數，但本質上有著明顯差異，混淆兩者將可能導致錯誤的診斷與分析。

尤其在變轉速條件下，同一個機械故障對應的頻率會隨轉速改變，但其階次保持不變，這使得階次分析成為變轉速機械中極為關鍵的診斷工具。

在MSC Actran中的階次可視化結果

在瀑布圖（Waterfall）中呈現階次，通常用於旋轉機械的振動分析，其目的在於觀察隨著轉速變化時，各個階次（機械轉速的倍頻）如何出現、成長或消失。

瀑布圖是一種3維的視覺化呈現方式，通常是：

• X軸：頻率（Hz）
• Y軸：時間或轉速（RPM）
• Z軸（或顏色）：振動幅值或聲壓幅值（Amplitude）

隨著轉速增加，固定的階次會對應不同頻率，在頻率軸上會呈現斜線的軌跡(如圖中黑色斜實線)，例如：1階會從 50Hz → 100Hz → 150Hz 隨轉速上升而增加，形成一條斜斜的線，2階、3階會呈現更陡的斜線。若黑色斜線剛好對應到瀑布圖中顏色或幅值高的位置，即可判斷為該階次造成的聲壓結果，可能有明顯的共振或故障特徵（如不平衡、偏心、鬆動等）。

對於工程師來說，階次是旋轉機械的”基因密碼”，階次分析可以揭示隱藏的故障模式。

當分析軸承時，重點關注於軸承的特徵階次。

當分析齒輪箱時，應該診斷齒輪嚙合階次與邊頻帶。

對於四衝程單缸引擎來說，旋轉2圈做功1次，階次為0.5。 階次獨立於轉速，只與機械的結構相關!

想 更 清 楚 的 了 解 2025最新NVH解析｜階次分析在旋轉機械故障診斷的應用全攻略 的 細 節 ，歡 迎 來 電 (02)2712-8448 或 是 來 信。

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Actran 用 在 各 種 形 式 的 聲學 模型

• 標準和對流聲學 
• 分析車輛內外的聲響 
• 模擬聲音傳遞通過彈性牆 
• 預測孔洞介質的聲音吸收 
• 2D, 軸對稱和 3D 分析
• 耗散機制，例如黏熱損失和聲音吸收
• 非均勻平均流上的聲傳播和輻射
• 用複合材料模型模擬複雜的多層結構
• 直接響應和模態疊加方法
• 用於壓電材料的主動結構模擬
• 複雜流動和溫度梯度等異質性
• 基本諧波分析
• 平面、球面和柱面波源以及入射平面波對管道的激發
• 不連續 Galerkin Method
• 暫態 CFD 後跟隨著聲輻射
• 黏熱元素，用於模擬薄空氣層或細管的
• 準確建立襯墊模型，包含流動效應  (Myers-Eversman formulation) 
• 由入射聲導管modes定義的激發

Actran 常 見 應 用 的 產業

• 航太： 經過駕駛艙和機身 、 發動機短艙內襯 、 機身和駕駛艙絕緣 、 ECS（環境控制系統） 、 APU 和 ECS 入口和出口消音器 、 後緣 、 聲納 、 直升機渦輪噪聲 、 起飛時火箭有效載荷的隨機動態響應的聲音傳輸 、 聲納。
• 車輛： 動力總成 、 裝飾設計 、 風噪聲 、 發動機部件 、 壓縮機 、 進氣歧管 、 空氣濾清器 、 閥蓋 、 擋板 、 電動機 、 揚聲器 、 消聲器 、 輪胎噪聲 、 消音器 、 高壓分配管道 、 馬達 、 齒輪箱。
• 消費品： 電話 、 免提電話通訊 、 耳機 、 揚聲器 、 助聽器 、 樂器 、 洗衣機 、 冰箱 、 吸塵器。
• 電子產品： 光碟硬碟等轉動裝置 、 手機 、 相機 、 液晶投影設備的風扇。
• 機械裝置： 渦輪機械 、 暖通空調 、 割草機和農業機械 、 排氣系統 、 馬達。

延 伸 閱 讀

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• Actran幫助現代汽車設計行人警示揚聲器
• Actran SEA解決太空發射器飛行的結構聲學疲勞
• Actran 聲學解決方案研討會
• Actran聲場分析 2023第二季培訓課程 
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• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
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eVTOL的崛起

作為未來空中交通產業的核心細分領域，eVTOL（Electric Vertical Takeoff and Landing，電動垂直起降飛行器）已成為全球最炙手可熱的賽道，吸引了數百家企業競相投入佈局，涵蓋初創公司、航空業巨頭、出行服務供應商以及汽車製造商等多方力量。在中國，該領域也已湧現出一批具有代表性的創新企業。

出行作為人類社會生活中不可或缺的一環，在個人日常、經濟發展與社會結構中扮演著關鍵角色。回顧歷史，從徒步、馬車到蒸汽機車、汽車與飛機，每一次交通工具的革新都深刻改變了人類的出行方式與社會結構，驅動著整個社會持續向前邁進。如今，雖然汽車已成為最普及的地面交通工具，但其大規模使用亦帶來諸多挑戰：全球主要城市普遍面臨交通壅塞的困擾——以 2019 年為例，英國駕駛者平均因擁堵而損失達 115 小時，相當於造成約 69 億英鎊的潛在經濟損失；此外，汽車排放所導致的溫室效應，亦日益威脅人類的生存環境，促使各國政府與企業積極推動低碳減排的政策與承諾。在此背景下，隨著城市化進程加速，以及人們對高效互聯出行需求的提升，發展城市空中交通解決方案已勢在必行。

eVTOL 憑藉其電動推進系統與垂直起降能力，結合近年來迅速發展的電能儲存技術、電機技術以及分布式電推進系統（DEP），展現出綠色低碳、安全高效的優勢，正逐漸成為未來城市空中交通（UAM）及區域運輸的理想載具。

Morgan Stanley預測，全球 UAM 市場規模將於 2040 年突破 1 兆美元，並在 2050 年進一步增長至 9 兆美元。

目前，全球 eVTOL 產業在政策支持、技術突破與商業化落地三大方面同步推進，已成為推動低空經濟發展的核心動力。這條充滿潛力的賽道不僅吸引了航空領域的專業企業，更匯聚了來自各行各業的創新力量，呈現出多元化的發展格局。

eVTOL 技術挑戰與適航門檻

與 eVTOL 相關的挑戰可分為三大類：商業面、技術面與監管面（即符合法規的挑戰）：

• 商業化：主要圍繞商業運營模式的建立，確保其經濟可行性與社會接受度。

• 技術挑戰：聚焦於設計與工程層面的難題，涵蓋產品性能的各項要求，包括安全性、可靠性、經濟性、舒適性及動力表現等。

• 法規：涉及飛行器的適航認證、技術標準的合規性，以及運營政策與空域管理等制度性議題。

eVTOL 的研發挑戰主要集中在技術層面，可細分為以下六大技術維度：

● 結構設計與輕量化
涉及零件與組件的結構性能與裝配性能；先進材料的應用需考慮材料性能參數、許用值、缺陷影響、替代性與全壽命週期管理；加工工藝則涵蓋增材製造、成型、焊接與熱處理等，並需要對材料、工藝、部件至整機結構進行完整性分析。

● 氣動彈性設計
氣動彈性為結構與氣流之間的耦合關係，是飛行器設計中至關重要的評估指標，直接關係到飛行穩定性與安全性。

● 多體動力學分析
聚焦於推進系統中各結構部件的運動行為與受力情況，確保機械結構在複雜運動下的動態穩定性與耐久性。

● 推進與排放分析
主要運用計算流體力學（CFD）對流場與熱場進行分析，以提升推進效率並優化熱管理與環境影響。

● 飛控與動力系統
涉及飛行控制系統的性能設計、控制策略制定，以及電子設備熱管理與熱-機耦合技術，確保飛行控制的準確性與系統穩定性。

● 噪音預測與控制
針對艙內與艙外的噪音進行模擬與分析，優化聲學處理措施，以提升乘坐舒適性並滿足日益嚴格的環保標準。

開發 eVTOL 並不像將燃油車轉換為電動車那樣簡單。除了電動推進本身所帶來的技術變革之外，圍繞飛行器的安全性與適航性，還存在著諸多嚴峻的挑戰與必須遵循的嚴格標準。研發團隊必須確保整體系統具備高度的可靠性，例如充電過程與最低限度的安全檢查必須穩定且高效，同時在設計層面上實現故障保護與系統冗餘，以提升容錯能力。eVTOL 對電力的需求遠高於地面電動車，這也意味著必須設計出具有更高功率密度的電力系統，在保證性能的同時實現輕量化。此外，eVTOL 還需面對高速飛行所帶來的工程挑戰，尤其是在推力負載與轉子負載方面，這是一般電動汽車完全不涉及的技術領域。冷卻系統的設計同樣至關重要，必須能夠在高空飛行及進行俯仰、回轉等高動態操作時維持穩定運作。所有這些系統與性能的要求，都需在產品取得適航認證之前，經過嚴格且全面的測試與驗證。

目前，全球主要針對 eVTOL 的適航認證體系有兩種：美國聯邦航空局（FAA）與歐洲航空安全局（EASA）。FAA 基於對無人機與輕型飛機的既有標準，並針對 eVTOL 的技術特性提出新規範，強調飛行器在冗餘設計、故障容錯與數據鏈路可靠性等方面的表現。而 EASA 則針對 eVTOL 訂立了專門的認證標準，更加重視安全性、可靠性及環境友好性。隨著技術日趨成熟，未來有望出現統一的國際適航標準，以簡化跨國營運流程，推動全球空中交通產業的發展。

從部件到整機：多層級的系統性分析能力

海克斯康（Hexagon）提供涵蓋從零組件到子系統，乃至整機層級的全方位解決方案。在動力系統的分析方面，透過傳動系統的設計資料，結合電磁模型，可構建 Romax 傳動系統仿真模型；若進一步整合控制模擬，則可實現對轉子動力學、瞬態響應、傳動系統噪音預測、熱分析、傳動元件疲勞壽命，以及流體動力與空氣動力學的全面模擬。

在結構性能分析方面，從設計資料與 CAD 模型出發，建立有限元素（FE）分析模型，並與多體動力學軟體聯合使用，可深入分析結構載荷與衝擊載荷，進行結構強度的校核與優化設計，達成機體輕量化的目標。
基於對動力學系統與結構模擬的基礎，最終可展開對整機層級的綜合分析，包括整機的空氣動力學性能、艙內與機外的聲學特性（如航空噪音）、機身振動響應、零部件疲勞壽命等關鍵指標，實現從部件到整機的多學科耦合仿真與性能優化。

透過海克斯康的整合式工具與方案，研發團隊能有效應對 eVTOL 所面臨的複雜挑戰，實現動力系統在安全性、高效性、可靠性、耐用性、永續性、高功率密度與低噪音表現等多維度的最佳化設計，助力下一代空中交通工具的創新與落地。

而MSCOne涉及多個學科的模擬解決方案，如結構、工藝、系統動力學、材料工程、自動駕駛、CFD、聲學等。

模擬工具的整合，讓你不會再像無頭蒼蠅一樣，到處亂串亂鑽。

Actran可以幫助eVTOL降低噪音，提升社會接受度

在 eVTOL 須於人口稠密地區不分晝夜運行的背景下，噪音污染已成為社會關注的焦點問題，而降低垂直起降飛行器的噪音水準則是爭取社會廣泛接受的關鍵因素之一。與傳統飛機相比，eVTOL 的多旋翼結構與電動驅動方式雖可降低部分高頻噪音，但其低頻與中頻噪聲（特別是在起降與低空懸停階段）仍會對居民造成長期干擾。因此，如何從設計源頭進行聲學優化，是推動城市空中交通實現可持續發展的重要前提。

海克斯康提供了一套完整的聲學分析與噪音控制解決方案，涵蓋從概念設計到最終驗證的全流程支持。其解決方案可應對多項核心挑戰，包括：外部與社區噪音的模擬與預測，幫助開發者在設計初期就了解對環境的潛在影響；轉子噪音的傳播與抑制，可透過流場仿真與聲學建模，優化葉片設計與旋翼佈局；齒輪與電機運作所產生的機械噪音可透過系統建模、傳動鏈分析與震動源追蹤等手段加以控制；艙內噪音分析則聚焦於乘員舒適性，結合結構聲學模擬與材料選擇，提升艙內靜謐品質。

此外，針對噪音的傳遞機制與結構耦合問題，海克斯康亦提供完整的聲—振耦合模擬能力，支援噪音緩解策略設計，例如聲學隔離、吸音材料應用、結構阻尼優化等。特別是在齒輪與轉子產生的振動控制方面，可結合多體動力學與有限元素模擬進行深入分析與校準，確保整體聲學表現達到航空適航與城市低碳標準的雙重要求。透過這些整合工具與仿真能力，eVTOL 製造商可在開發早期即進行聲學風險評估與優化設計，大幅降低後期改設成本，同時提升產品在城市運營環境中的接受度與市場競爭力。

• 外部噪音／社區噪音的模擬與預測
• 轉子噪音的傳播分析與抑制設計
• 齒輪與電機運作所產生的機械噪音預測
• 艙內噪音分析與乘員舒適性評估
• 噪音的傳輸路徑模擬與隔音措施設計
• 齒輪與轉子相關的振動模擬與控制

(應用案例：德國Lilium公司，使用Actran軟體全面分析飛行器噪音)

MSCOne 解決方案

MSC 開發 MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。

Equip your organisation with the flexibility to allocate simulation resources to any team or site, giving you greater agility to respond to engineering priorities.

MSCOne offers designers and engineers a smarter way to access a huge array of world-class CAE simulation software all from one flexible, subscription-based platform.

想做流場分析、又想做結構分析?

沒有前處理軟體 、 擔心剛接觸不會用 ?

MSC MSCOne 提供工程師需要的各種分析軟體，並能利用 Token 靈活切換使用。

加入 MSCOne 的優勢：

• 加速優化：利用以前沒有購入的軟體，帶給產品更好的進步

Accelerate innovation in your product line by taking advantage of simulation solutions that your company did not have access to previously.

• 提高生產力：建立一個靈活的分析環境，讓您的分析軟體隨著產品的階段而不同

Improve productivity and create a flexible environment, as your project and CAE needs mature or change.

• 降低財務風險：因應您的工程需求可以靈活分配使用量，且更靈活的響應工程優先事項

Reduce financial risk with the ability to increase or decrease capacity as your engineering needs change.

• 降低成本：原本因為預算考量或需求量不大而不能使用的軟體，都可以開啟並使用

Reduce cost and access infrequently used CAE applications that might otherwise be difficult to justify commercially. Consolidate your CAE software suppliers to most effectively stretch your limited budget.

可以使用的不單只有 MSC 的軟體，也包含了來自各方合作夥伴的工具 ，其目的就是為了提供使用者最靈活最經濟的方案 ，可以租用短期 Token ，也可以買斷永久 Token 。

假 如 您 是 以 下 狀 況 及 人 才， 那 麼 您 更 值 得 使 用  MSCOone 

• 大型企業
• 中小企業預算有限或工作繁重的工程師
• 多學科(領域)工程師
• 解決整合性問題
• 專案經理/師 PM
• 執行CAE的工程師
• 技術人才

我 們 也 針 對 不 同 需 求 ，提 供 不 同 種 方 案 供 客 戶 更 靈 活 便 利 使 用 。

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延 伸 閱 讀

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這篇文章 如何為 eVTOL 無人機設計提供數位孿生支援 – MSCOne 最早出現於 星恆科技有限公司。

-實體課程: 上課地點於MSC台北辦公室電腦教室(台北市林森北路577號7樓之2), 學員不須準備電腦

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若對此  2025 第二季培訓課程 有任何問題，請致電：(02)2585-1228 (MSC Software Taiwan)

ODYSSEE Apex Actran CAE 軟體相關介紹:

ODYSSEE CAE 應用: (結合AI ML)

• 最佳化預測
• 使用以影像為基礎的機器學習，為任何產業提供即時預測和優化。
• 製造錯誤監測（鑄造）
• 建立模具的花費指標
• 用於品質控制的錯誤特徵
• 可建構性: 建構風險，不確定性和決策
• 基於肺部感染的MRI影像做診斷預測
• 透過即時預測模型對遠距病患監控
• 飛行模擬(著陸的條件)
• 衛星圖像選擇性壓縮與分類

Apex CAE 應用:

• MSC Apex Modeler

從強大的幾何清理、簡化，一直到網格劃分，MSC Apex旨在開發各種易於使用的功能，創造最友善的建模環境。

• MSC Apex Structures

全面整合的結構分析流程，自動偵測需要的求解器設定，前/後處理功能與求解器皆在同一個介面下操作，支援靜態、正交模態、動態、挫曲分析。

• MSC Apex Generative Design

高自動化的生成式設計，打造無與倫比的積層製造體驗，在產品生命週期的每個階段節省成本並縮短知識與經驗之間的差距。

Romax CAE 解決方案

行 業 應 用 案 例 ：

    軌 道 交 通    

客 戶 需 求 ：

軸承供應商調查

Romax 所 提 供 的 服 務：

一列現代化柴油列車軸箱軸承失效問題不斷增加，引起了越來越多的關注。 Romax 工程師使用 優 化 模 擬 軟 體，基於對 軸箱軸承 和 齒輪箱 的深厚知識，通過三個關聯的工作包進行問題根源分析以及詳細高效的問題調查。

    可再生能源    

客 戶 需 求 ：

根據GL認證的要求，在指定載荷譜和極限工況下完成 耐久性 計算。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

詳細的軸幾何尺寸，複雜的行星齒輪系統，花鍵聯結，有限元箱體模型和內部軸承細節。使用載荷分佈評估和選擇軸承，根據ISO標準計算壽命，調查和優化 預緊力 、 遊隙 、 錯位量 、 軸承 內部幾何資訊和 潤滑 狀況。Romax 生成的報告中 耐久性 滿足GL要求。報告允許供應商在該風機中使用它們的軸承產品。

    重 載 車 輛    

客 戶 需 求 ：

審核中型卡車 變速器 ，評估低成本供應商的軸承

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

使用 Romax 軟體的全系統方法詳細分析所選軸承類型； Romax 在軸承潛在供應商審核過程中提供支援。基於完整 齒輪箱 系統分析完成 軸承選型 和 優化 。評估預緊力、錯位量、潤滑油和量產變差，鑒別軸承性能的關鍵影響因素。

    汽 車 行 業    

客 戶 需 求 ：

某大型歐洲汽車製造商需要改進 變速器 設計，使製造流程更具魯棒性。裝配過程中產生的結構變形導致 軸承預緊量 發生變化，需分析和優化軸承預緊量變化產生的系統影響。

Romax 所 提 供 的 服 務 ：

Romax 快速的建模 和 分析 功能可以將 齒輪 、 軸 、 軸承 和 箱體 集成到單一的 齒輪箱 模型中，預測各個零部件之間的 相互耦合 作用。通過使用 Romax 軟體對 變速器 進行整體系統優化，充分考慮所有零部件之間的相互影響，分析 電機定子 與 齒輪箱 殼體之間的配合以及箱體變形及其對 齒輪 和 軸承 的影響，最終幫助該汽車製造商優化了製造工藝，成功降低製造成本並進一步提高產品品質。

聲學分析 Actran  CAE 應用 ：

• 動力總成 ，變速箱和電動發動機的雜訊預測
• 發動機進氣和排氣系統聲學特性
• 後視鏡和空調環控系統的氣動-振動-雜訊分析
• 輪胎和通過噪音評估，包括聲學處理優化
• 車輛內部聲學舒適度，包括全內飾車身的NVH性能評估和聲學包優化
• 多層結構聲學傳輸損耗預測，考慮隨頻率變化的聲學處理效應
• 傳輸路徑分析和設計變更影響比較
• 考慮安裝效果（結構振動、吸聲等）的風扇雜訊評估
• 音響設備集成性能評估
• 飛機進氣和排氣雜訊的聲學處理和機艙設計優化
• 機身氣動雜訊的傳播預測
• 水下雜訊傳播
• 高強度隨機聲載荷和振動導致的振動聲疲勞預測

技術特點 ：

• GUI 支 援 高 級 結果 視 覺 化 ，包 括 專 用 的 聲學後處理功能（極座標圖，3D方向圖，貢獻 圖，聲學量）
• 具 有 基 於 聲學 標 準 的 嵌 入 式 聲學測點生成功能（ISO 3744 ， ISO 3745 ，SAE J1074和 IEC 61672-1）
• 根 據 使 用 者 的 需 求 自 訂 的 介 面
• 基 於 自 我 調 整 求 解 器 的 網 格 劃 分 技 術 ，可 實 現 高 效 計 算 並 減 少 用 戶 網 格 劃 分 工 作
• 高 度 集 成 到 多 體 時 功 能 變 數 代 碼 Adams 和 CFD 代 碼 scFLOW 中 進 行 聯 合 模 擬
• 與 結構分析 FEA軟體 （如MSC Nastran） 進 行 聯 合 模 擬
• 分 析 靜 態 介 質 和 複 雜 流 動 中 的聲 音 傳 播 和 輻 射
• 使 用 無 限 單 元 和 自 我 調 整 完 美 匹 配 層 （APML） 模 擬 自 由 場 輻 射
• 在 小 空 間 流 體 中 建 立 聲學粘熱損失模型
• 採 用 直 接 頻 率 法 或 模 態 頻 率 法 進 行 振 動 – 聲學耦合分析
• 豐 富 的 結 構 單 元 庫 ：實體、殼體、梁、彈簧、剛體、多層複合結構 等
• 基 於 BIOT 理 論 的 多孔彈性單元庫 ，用 於 通 過 體 積 作 用 的 聲學材料建模
• 用於有源結構建模的壓電單元庫
• 隨機載荷 ：擴散聲場，湍流邊界層等
• 使用線性和二階單元進行 2D 、3D和軸對稱模型分析
• 從定常和非定常的 CFD 結果（SNGR技術，Lighthill和Möhring類比）中，提取氣動聲源， 預測由湍流引起的雜訊
• 支持 CFD 代碼自有檔案格式
• 基於有限元和虛擬SEA方法的低、中和高頻求解功能
• 直接和反覆運算求解以及 KRYLOV 快速頻率回應求解
• GPU 加速功能解決大模型和高頻問題

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• Actran創建AVAS揚聲器聲學模型
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• 電動車噪音 – 通用汽車向中高頻前進！
• NVH分析 – 利用Actran輔助車身地板阻尼優化
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• Actran SNGR解決複雜的流場 聲學 問題
• CAE軟體 – Actran 進行噪音分析
• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
• Avio使用MSC Nastran和Actran確保太空發射器的結構可靠度

這篇文章 2025 第二季培訓課程 最早出現於 星恆科技有限公司。

即日起，我們正式開始徵稿，投稿截止日期為8月31日。優秀的作品將會在2025年的MSC用戶大會上獲得隆重表彰，並贏得豐厚獎品！準備好迎接挑戰了嗎？讓我們一起探索聲學的無限可能！

什麼是Actran？為什麼選擇Actran？

Actran 是由全球知名的工程模擬軟體公司 MSC Software 開發的專業聲學分析工具，廣泛應用於汽車、航空、家電、電子產品等領域。 Actran 憑藉其強大的計算能力與精準的模擬技術，能夠幫助用戶解決各種複雜的聲學問題，從噪音控制到聲學設計優化， Actran 都能輕鬆應對。

無論您是研究車輛噪音、飛機引擎聲學，還是設計家用電器的靜音功能， Actran 都能提供全面的解決方案。它的模擬精度與高效計算能力，讓您在產品設計初期就能預測聲學表現，從而節省大量時間與成本。

比賽主題： 聲學分析 與應用創新

本次比賽的主題是「聲學分析與應用創新」，我們鼓勵參賽者使用 Actran 軟體進行聲學模擬與分析，並將結果應用於實際產品或研究項目中。無論是學術研究還是工業應用，只要您的作品展現出創意與技術實力，就有機會贏得大獎！

參賽作品範圍包括但不限於：

• 汽車聲學分析：如車輛噪音控制、引擎聲學優化、車內音場設計等。
• 航空聲學應用：如飛機引擎噪音模擬、機艙聲學環境分析等。
• 家電與電子產品聲學設計：如洗衣機、冰箱、空調等家電的噪音控制，或手機、耳機等電子產品的聲學性能優化。
• 建築與環境聲學：如建築隔音設計、城市噪音污染分析等。
• 其他創新應用：任何與聲學相關的創意應用，只要您敢想，我們就敢看！

參賽資格與投稿要求
誰可以參加？

• 大專院校師生 ：無論您是教授、研究員還是學生，只要您對聲學分析有興趣，都可以組隊參加。
• 企業團隊：歡迎企業內部的工程師、研發團隊報名參賽，展現您的技術實力與創新能力。
• 個人參賽者：如果您是聲學領域的獨立研究者或愛好者，也歡迎以個人名義投稿。

投稿要求：

• 使用 Actran 軟體：參賽作品必須使用 Actran 進行聲學模擬與分析。
• 文章格式：投稿文章需包含以下內容：
  • 研究背景與目的
  • 聲學問題描述
  • Actran模擬過程與方法
  • 結果分析與討論
  • 實際應用或創新點
  • 結論與未來展望
• 字數要求：文章字數至少1000字，並附上相關圖表與數據。
• 語言：中文或英文皆可。
• 原創性：所有投稿作品必須為原創，抄襲將取消參加資格。

比賽時程

• 徵稿開始：即日起
• 投稿截止：2025年8月31日
• 評審階段：2025年9月
• 頒獎典禮：2025年MSC用戶大會

評審標準

所有投稿作品將由星恆科技與MSC Software的專業團隊進行評審，評審標準包括：

• 技術深度：Actran軟體的應用深度與模擬精度。
• 創新性：作品的創意與獨特性。
• 實際應用價值：作品在實際產品或研究中的應用潛力。
• 文章表達：文章的邏輯性、清晰度與完整性。

如何報名 2025 Actran聲學應用大賽 ？

• 下載 Actran 軟體：如果您還沒有 Actran 軟體，請聯繫星恆科技獲取試用版。
• 撰寫文章：根據投稿要求撰寫您的聲學分析文章。
• 提交作品：將文章與相關資料發送至： olivia@simhex.com 或是任何星恆科技人員的 Email
• 等待結果：我們將在9月進行評審，並公布獲獎名單。

豐厚獎品等您來拿！

我們為本次比賽準備了豐富的獎品，絕對讓您心動不已！

聲學 Acoustic

是一門既古老又現代的科學，從古希臘的音樂理論到現代的噪音控制技術，聲學始終在我們的生活中扮演著重要角色。隨著科技的進步，聲學分析的應用範圍越來越廣泛，而Actran正是這一領域的佼佼者。

星恆科技希望透過本次比賽，激發更多聲學愛好者與專業人士的創意與熱情，共同推動聲學技術的發展。無論您是學術界的新星，還是工業界的技術達人，只要您對聲學充滿熱情，這場比賽就是為您而設！

準備好迎接挑戰了嗎？立即下載Actran，開始您的聲學之旅吧！我們期待您的精彩作品！

主辦單位 ：星恆科技有限公司

合作單位 ：MSC Software

聯絡方式 ：olivia@simhex.com

聲學的未來，由您定義！

Actran 用 在 各 種 形 式 的 聲學 Acoustic 模 型

• 標準和對流聲學 
• 分析車輛內外的聲響 
• 模擬聲音傳遞通過彈性牆 
• 預測孔洞介質的聲音吸收 
• 2D, 軸對稱和 3D 分析
• 耗散機制，例如黏熱損失和聲音吸收
• 非均勻平均流上的聲傳播和輻射
• 用複合材料模型模擬複雜的多層結構
• 直接響應和模態疊加方法
• 用於壓電材料的主動結構模擬
• 複雜流動和溫度梯度等異質性
• 基本諧波分析
• 平面、球面和柱面波源以及入射平面波對管道的激發
• 不連續 Galerkin Method
• 暫態 CFD 後跟隨著聲輻射
• 黏熱元素，用於模擬薄空氣層或細管的
• 準確建立襯墊模型，包含流動效應  (Myers-Eversman formulation) 
• 由入射聲導管modes定義的激發

Actran 常 見 應 用 的 產 業

• 航太:  經過駕駛艙和機身 、 發動機短艙內襯 、 機身和駕駛艙絕緣 、 ECS（環境控制系統） 、 APU 和 ECS 入口和出口消音器 、 後緣 、 聲納 、 直升機渦輪噪聲 、 起飛時火箭有效載荷的隨機動態響應的聲音傳輸 、 聲納。
• 車輛:  動力總成 、 裝飾設計 、 風噪聲 、 發動機部件 、 壓縮機 、 進氣歧管 、 空氣濾清器 、 閥蓋 、 擋板 、 電動機 、 揚聲器 、 消聲器 、 輪胎噪聲 、 消音器 、 高壓分配管道 、 馬達 、 齒輪箱。
• 消費品: 電話 、 免提電話通訊 、 耳機 、 揚聲器 、 助聽器 、 樂器 、 洗衣機 、 冰箱 、 吸塵器。
• 電子產品: 光碟硬碟等轉動裝置 、 手機 、 相機 、 液晶投影設備的風扇。
• 機械裝置: 渦輪機械 、 暖通空調 、 割草機和農業機械 、 排氣系統 、 馬達。

Aerospace: Cockpit and fuselage, engine nacelle liners, fuselage and cockpit insulation, ECS (Environmental Control System), APU and ECS inlet and outlet silencers, trailing edges, sonar, helicopter turbine noise, acoustic transmission of random dynamic response of rocket payloads during liftoff, sonar.

Automotive: Powertrain, interior trim design, wind noise, engine components, compressors, intake manifolds, air filters, valve covers, baffles, electric motors, speakers, mufflers, tire noise, silencers, high-pressure distribution pipes, motors, gearboxes.

Consumer Goods: Telephones, hands-free communication, headphones, speakers, hearing aids, musical instruments, washing machines, refrigerators, vacuum cleaners.

Electronics: Rotating devices such as optical discs and hard drives, mobile phones, cameras, cooling fans for LCD projection equipment.

Mechanical Devices: Turbomachinery, HVAC systems, lawnmowers and agricultural machinery, exhaust systems, motors.

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• 鐵路噪音解決方案 – CAE軟體Actran
• Actran 2024.1新功能 聲學Acoustic解決方案
• Actran協助富士康優化Loudspeaker設計
• 透過Actran分析新型風扇的氣動噪音
• Actran創建AVAS揚聲器聲學模型 
• 中華汽車透過Actran進行噪音之聲源估算和響應驗證
• Actran幫助現代汽車設計行人警示揚聲器
• Actran SEA解決太空發射器飛行的結構聲學疲勞
• Actran 聲學解決方案研討會
• Actran聲場分析 2023第二季培訓課程 
• Avio使用MSC Nastran和Actran確保太空發射器的結構可靠度
• 第二屆 2023 Actran聲學應用大賽
• CAE軟體 – Actran 進行噪音分析
• Actran SNGR 解決複雜的流場 聲學 問題
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隨著移動和運輸系統的電氣化程度越來越高， 電動車電池 的設計和熱管理已經成為原始設備製造商和系統供應商的首要考量，他們希望在產品中提供頂級的安全性能，而電池的熱量生成與熱失控特性，則是影響電動車使用體驗與安全性的關鍵因素。

本篇內容將介紹基於MSC的多物理場分析技術，包括一維系統工具Elements和三維CFD熱流工具Cradle CFD，並針對新能源電池行業面臨的挑戰，提出電池熱失控的分析解決方案，並通過實例進行詳細說明。

認識MSCOne：Cradle CFD

Cradle CFD 作為多物理場計算流體動力學的高效工具，可以顯著提升設計、研究與製造的效率和生產力，以MSCOne的方式使用，更添加了許多彈性與整合。為了確保鋰電池達到最佳性能、安全性與使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度範圍內運行。因此，電池系統的熱管理顯得尤為重要。此外，在模擬中對實際電池單元進行真實物理建模的成本非常高，這也對設計提出了不小的挑戰。

Cradle CFD 為電池熱管理提供了兩種模型選擇：RC模型和P2D模型。

電池的RC模型

RC模型提供了一種快速且準確的電池建模方法，是基於等效電路模型（Equivalent Circuit Model）的一種簡化方式，不需要對電池的物理細節進行精確建模。

核心原理：

RC模型利用簡單的電路元件，如電阻（R）和電容（C）的組合，來模擬電池的工作狀態及響應特性。

• 開路電壓（OCV）：作為模型中的基礎電壓來源，反映了電池在穩態下的電壓特性。
• 電阻和電容組合：多個電阻與電容串並聯組成的網絡，用來模擬電池的瞬態響應和熱行為。

優點：

1. 快速建模：不需深入了解電池內部的物理結構，只需參數化特性即可建立模型。
2. 準確預測：能有效地模擬電池在不同工況下的輸入與輸出功率，以及隨時間的熱生成響應。
3. 成本低廉：相較於多物理場仿真，RC模型的計算資源需求更低，適合進行大規模熱管理分析。

適用範圍：

RC模型特別適合需要快速預測電池性能的應用場景，如電動車動力電池模擬、大規模電池模組的熱管理設計以及初步方案驗證等。

電池的P2D模型

P2D模型（Pseudo-2D Model，擬二維模型）是一種基於物理方程的精細化電池建模方法，專注於模擬電池內部微觀尺度上的行為。

核心原理：

P2D模型結合了一系列物理方程，模擬電池內部的物理和化學過程，包括：

1. 固體中的電荷守恆方程：描述鋰離子在電極顆粒內部的傳輸行為。
2. 液體中的電荷守恆方程：模擬電解液中離子的遷移和分佈。
3. Butler-Volmer方程：計算電化學反應動力學，模擬電流密度與過電位的關係。
4. 固體中的擴散方程：模擬鋰離子在固體電極中的擴散過程。
5. 液體中的擴散方程：模擬鋰離子在電解液中的擴散行為。

特點與優勢：

1. 高精度：基於物理和化學機制，能夠精確預測電池內部的微觀狀態，包括鋰濃度分佈和電場特性。
2. 全方位分析：可模擬電池的充電速率、輸出電壓、熱量生成等多項性能指標。
3. 微觀解析：適用於研究電池內部材料行為和設計細節，幫助優化電池性能。

適用場景：

P2D模型特別適合需要高精度模擬的應用，例如：

• 新型電池材料的設計與開發。
• 鋰離子電池內部機制的深入研究。
• 高性能電池單元的精密熱管理和結構優化。

挑戰：

由於涉及多個複雜方程，P2D模型的計算成本較高，通常需要更多的計算資源和時間，適合用於精細化研究或高性能設計的後期階段。

認識MSCOne：Elements

Elements 是一款專為 1D 系統模擬設計的軟體，內建多學科元件庫，是一個功能強大的跨領域模擬工具，透過 Elements使用者能輕鬆建立高精度、多領域的模擬模型，快速進行設計方案分析，評估系統性能以及方案的可行性。

Elements 採用直觀的拖放式建模連接方式，讓多領域元件的建模變得更簡單，它涵蓋多種學科，使用者可以在單一軟體中建立複雜的跨領域模型，輕鬆解決機械、電氣、熱力、液壓、氣動等多種因素引起的系統級問題。

Elements 受益於海克斯康的 SmartFMU 技術，可以與其他海克斯康產品（如 Adams、Cradle、Easy5 等）無縫互聯。同時，Elements 也支援傳統 FMU 功能，其介面對非海克斯康工具完全開放。Elements 提供強大的模擬分析能力，能應用於機器人、能源、包裝與物流、汽車、航太、重型機械等領域的系統整合分析。

熱失控分析

針對熱失控的模擬挑戰，主要問題如下：

1. 熱失控是一個隨溫度升高而加速的過程，會釋放大量能量，進一步升高溫度。
2. 若單個電池過熱，可能導致熔毀擴散，最終破壞整個電池組。
3. 提早檢測熱失控非常重要。

本文針對上述問題，使用MSCOne，結合 Elements 與 Cradle CFD 的耦合模擬，提出解決熱失控模擬分析的方法。
透過 FMI 連接策略，電池模型的系統級建模使用 Elements，熱模擬則採用 Cradle CFD 的 scFLOW。Elements 根據 scFLOW 計算出的每個電池的溫度，動態計算其發熱量，並將每個電池的發熱量實時傳遞給 scFLOW，這種即時耦合方式，有效分析整個電池包在熱失控過程中的行為。

新能源電力電子系統的小型化對於溫控提出了更高的要求，主要挑戰包括以下幾點：

1. 高功率與小型化設計的熱管理
   隨著功率的提高和尺寸的縮小，必須進行有效的熱管理以應對高熱密度，確保系統穩定運行。
2. 印刷電路板溫度分布評估
   精確估算印刷電路板的溫度分布，並考慮元件由多種材料構成的特性，以防止過熱導致的元件故障。
3. 冷卻方法研究
   探討風扇、散熱器、水套等冷卻設備的有效性，找到最適合系統需求的解決方案，以提高散熱效率。
4. 水套冷卻效率與壓力損失評估
   在設計水套時，需評估其冷卻效率，同時考慮壓力損失，以及變速箱和變速器的熱效應對整體系統的影響。

這些挑戰要求針對性地採用先進的模擬與分析工具，以實現高效的熱管理和可靠的系統運行。

MSCOne：Cradle CFD可以做到的事：

1. PICLS 簡單快速地評估印刷電路板的熱設計
   PICLS 提供了一種高效且直觀的工具，用於快速驗證印刷電路板的熱設計效果，幫助工程師節省設計時間。
2. Cradle CFD 高效分析電子設備
   Cradle CFD 無需繁瑣的 CAD 模型清理，內建實用的熱設計零件，並且具有良好的操作性，大幅提升電子設備熱設計分析的便利性。
3. 模擬電力電子設備的溫度分布
   Cradle CFD 可以精準模擬電力電子設備（例如 IGBT 模塊）的溫度分布，確保設備運行在最佳溫度範圍內，提升性能與可靠性。
4. 評估冷卻能力
   Cradle CFD 可分析熱流，幫助評估風扇、散熱器或水套等冷卻設備的效能，提供更優化的冷卻設計方案。
5. 揭示熱路徑與瓶頸
   Cradle CFD 能清楚地揭示電力電子設備的熱傳路徑，幫助工程師快速定位熱流的瓶頸，改善熱管理設計。

文章擷取於 https://mp.weixin.qq.com/s/4lP-vs-LRVPMFnobGoUCyg

MSC 開發 MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。

Equip your organisation with the flexibility to allocate simulation resources to any team or site, giving you greater agility to respond to engineering priorities.

MSCOne offers designers and engineers a smarter way to access a huge array of world-class CAE simulation software all from one flexible, subscription-based platform.

想做流場分析、又想做結構分析?

沒有前處理軟體 、 擔心剛接觸不會用 ?

MSC MSCOne 提供工程師需要的各種分析軟體，並能利用 Token 靈活切換使用。

加入 MSCOne 的優勢：

• 加速優化：利用以前沒有購入的軟體，帶給產品更好的進步

Accelerate innovation in your product line by taking advantage of simulation solutions that your company did not have access to previously.

• 提高生產力：建立一個靈活的分析環境，讓您的分析軟體隨著產品的階段而不同

Improve productivity and create a flexible environment, as your project and CAE needs mature or change.

• 降低財務風險：因應您的工程需求可以靈活分配使用量，且更靈活的響應工程優先事項

Reduce financial risk with the ability to increase or decrease capacity as your engineering needs change.

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聲音從混音開始，經過 DSP 、 DAC 、擴大器，再到揚聲器或耳機，最後到達人耳，每個環節都會對音質產生影響，例如頻率響應、相位響應、延遲表現、靈敏度、失真度以及信噪比等，都是用來描述音質的重要指標，也是音響領域常見的專業術語。

聲音的品質通常會從以下幾個主要維度進行評分，這些維度常用於音訊處理、錄音設備評估、語音通話測試，以及音樂製作等領域：

1. 清晰度 ( Clarity )

• 聲音是否清楚、不含雜訊或失真。
• 衡量聲音的細節是否能被清晰地辨識。
• 影響因素：錄音環境、麥克風品質、音訊壓縮。

2. 動態範圍 ( Dynamic Range )

• 聲音的最小音量與最大音量之間的範圍。
• 動態範圍大的音訊能表現出更自然的音量變化。
• 影響因素：壓縮器的使用、錄音設備的能力。

3. 頻率響應 ( Frequency Response )

• 聲音是否涵蓋足夠廣的頻率範圍（低頻、中頻、高頻）。
• 頻率響應的平衡程度是否自然，不會有某些頻段過於突出或缺失。
• 影響因素：喇叭或耳機的設計、錄音品質。

4. 背景雜訊 ( Noise )

• 背景雜音的程度，例如環境聲音或電子干擾。
• 雜訊會影響整體聆聽體驗。
• 衡量工具：信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)。

5. 失真 ( Distortion )

• 聲音是否因為設備或處理過程而失真。
• 包括音量過載、訊號剪切 (clipping)、或音頻壓縮造成的失真。

6. 聲音的空間感 ( Spatial Quality )

• 聲音的立體感與位置感是否自然。
• 例如：音樂中的樂器定位是否清晰，或通話聲音是否有「空間」回響。
• 影響因素：立體聲或環繞音技術。

7. 語音可懂度 ( Speech Intelligibility )

• 特別針對語音通話，評估是否容易聽懂講話內容。
• 影響因素：語速、清晰度、環境噪音。

8. 溫暖與音色 ( Warmth and Tone )

• 聲音是否有豐富的共鳴，音色是否舒適自然。
• 例如，高品質的音樂錄音通常帶有「溫暖」的感覺。

9. 同步性 ( Synchronization )

• 聲音與畫面或其他音軌之間的時間同步。
• 常見於影音製作或視訊通話。

10. 音量平衡 ( Volume Balance )

• 各頻段或聲音來源之間的音量是否和諧。
• 例如，音樂中的人聲與背景音樂是否有適當的平衡。

一般來說，在音樂播放的各個階段中，音箱和耳機最難實現平直的傳遞函數。 這是因為音箱和耳機的設計牽涉到空腔與振膜、箱體結構的聲振耦合作用，這種作用會改變喇叭在電路中的阻抗表現，進而影響電流和喇叭振膜的頻率響應，當振膜振動發聲後，聲音會透過音箱系統內部複雜蜿蜒的空腔通道傳播出來。 在這個過程中，有些頻率的聲音會被增強，而有些頻率的聲音可能會被削弱，導致頻率響應函數發生變化。

行 業 困 難 點 

將喇叭安裝在耳機或音箱中時，力學電路和聲學電路不僅需要體現喇叭驅動單元的結構，還需要考量喇叭安裝後的整體結構，包括材質、形狀以及空腔設計等。 因此，當一個簡單的驅動單元被安裝到音箱系統中後，聲場將不再均勻分佈，並且頻率響應函數也會呈現不平直的特性，這些都是音箱或耳機聲學設計中需要解決的挑戰。

今天我們就來研究一下音箱、耳機的結構（包括安裝殼體和聲腔通道）設計對頻響函數的影響。

我們先看一個簡單的例子。 一個電聲系統，施加電壓後，等效電路如下圖所示：

如果將ZE,VA一項展開，電路的表達如下圖。

從上圖可以看出，當電路中只有一個喇叭驅動單元時，力學電路和聲學電路都比較簡單。 相當於只需要考慮喇叭驅動單元中的防塵罩、振膜、線圈等結構和振膜上方的空氣流體的作用。 力學等效電路和聲學等效電路都比較簡單。

當把喇叭安裝在耳機或者音箱中，力學電路和聲學電路不僅要體現喇叭驅動單元的結構，還需要體現喇叭所安裝的音箱或耳機的結構（材質、形狀和空腔設計）。

這樣就可以很清楚地發現，即使是相同的喇叭驅動單元，一種是直接通電使用，另一種是安裝在音箱外殼內再通電，這兩種情況在電路中產生的電流大小是不同的。 因此，在相同的電壓條件下，喇叭線圈中產生的電磁力也會有所差異。 這種差異直接影響振膜的振動強度以及聲場的大小。 此外，音箱內部空腔的設計會進一步改變傳遞函數的特性，從而影響聲場的指向性和聲音輸出的頻響特性。

這些因素使得喇叭驅動單元在不同結構中的表現千差萬別，這也是為什麼在音響設計中，不僅需要精確計算驅動單元的特性，還需全面考慮音箱或耳機的結構對聲學表現的影響。

我們再來看，當一個喇叭安裝在障板上，它前方的聲場和聲學指向性是這樣的：

當把喇叭安裝在音箱中，它前方的聲場是這樣的：

感受到什麼是安裝效應了吧？把一個簡單的驅動單元安裝在音箱系統中，聲場不再均勻，而是呈現出空間中的不均勻以及頻響函數不再平直的特點。 這如同去聽一場音樂會，根據你買的票位置不同，價格也會相差數千元的原因。 以上的聲場圖片都是通過 Actran 模擬分析計算得到。

Actran 如何分析喇叭線圈中的電流與電磁感應力？

這裡我們可能會有一個疑問：Actran 作為一款振動與噪聲分析軟體，它是如何分析出喇叭線圈中的電流與電磁感應力的呢？  這就不得不提到 Thiele & Small（TS）參數。

Thiele&Small 參數是一組專門用來描述喇叭驅動單元在低頻範圍內電力特性的參數。 透過這些參數，電聲工程師可以對音箱或耳機的設計進行初步預測，特別是對振膜振動、輸入阻抗以及聲音輸出的特性進行分析。

在建模過程中，採用 Thiele&Small 參數中的 Re（直流阻抗）、Le（電感量） 和 Bl（磁場與振動力係數） 定義驅動單元的電力特性。 Actran 計算出音響結構與聲學流體的力學阻抗，並將這些結果反饋至等效電路模型。 藉此，模擬得到喇叭線圈中的等效電流與振膜的振動行為。

進一步，為 Actran 音響模型的線圈設定一個輸入電壓，便可以模擬出振膜的振動響應及整體音響系統的聲學響應，最終得出聲音與電壓之間的傳遞函數。

這樣的建模方法不僅使音響系統的設計過程更加精確，還能有效預測聲場表現和傳遞函數特性，為音響產品的優化提供科學依據。

如何在缺乏喇叭內部詳細設計資料的情況下進行分析建模？

對於許多企業來說，喇叭驅動單元通常是從供應商處直接採購的，而供應商往往不會提供內部詳細設計圖或材料參數。 那麼，如何在這種情況下進行有效的分析建模呢？

別擔心，Actran 提供了一種基於 Thiele & Small（TS）參數 的 Modal Driver 縮減模型方法，進一步簡化了喇叭驅動單元的建模過程。

這種方法的優勢

1. 僅需 Thiele&Small 等效參數
   在建模過程中，您只需要掌握驅動單元的 Thiele&Small 參數，例如 Re、Le 和 Bl 等，無需內部詳細結構或材料參數。
2. 簡單定義振膜形狀
   只需定義驅動單元的振膜形狀，便可在分析中考慮振膜前方音響流體域的作用，模擬出聲音的傳播特性和聲場響應。
3. 擺脫內部結構依賴
   即使無法獲得驅動單元的內部構造及材料參數，依然可以建立準確的等效模型，並進行聲學性能的預測和分析。

應 用 場 景

這種方法特別適合那些需要快速驗證喇叭安裝效應或聲場表現的項目，同時避免了因為缺乏詳細設計資料而導致的建模困難。 透過這種縮減模型方法，設計團隊可以更輕鬆地模擬喇叭與音箱系統的整體聲學響應，為產品開發提供重要支援。

這種方法已經被應用到進行電聲系統傳遞函數、敏感度以及聲場指向性的模擬分析中。 下面為大家展示的是 Volvo對汽車喇叭音響的研究。 我們想像一下，喇叭安裝到車門上，喇叭的聲場的指標還與當初的設計一致嗎？

喇叭通電後，振膜在振動時會受到車門內部腔體以及車門內板附近的空氣作用，所以它的振動應該與設計狀態不同，聲場也會產生變化。 至於如何變化，我們可以通過實驗和模擬來驗證。

車門結構採用模態方法來定義，車門內空腔以及門附近的空氣域採用聲學有限元單元來建模。 我們可以採用 Thiele&Small 參數完整模型或 Thiele&Small ModalDriver 縮減模型定義喇叭。 再施加必要的結構約束和電壓載荷，就可以進行喇叭在車門安裝狀態下的聲場分析。

讓我們來看一下模擬計算的結果，不管對於喇叭是採用完整模型還是 Modal driver 等效模型，傳遞函數相差並不大。 但是喇叭驅動單元本身（下圖綠色曲線）相對於考慮車門安裝效應後的傳遞函數（下圖紅色和藍色曲線），有非常明顯的變化。 這種變化就是車門（結構、腔體）以及外部空氣流體對整個電聲系統的影響。

將 Actran 模擬的結果與實驗資料進行對比，如下圖，吻合度非常好。 通過聲場雲圖、頻響函數的分析，我們可以更直觀的研究喇叭的安裝效應，提出更有效的改善聲場的方案。

為了提供更貼心的服務，Actran 新增了音頻製作功能。 這項功能可以將原始聲音文件通過傳遞函數處理後生成新的聲音文件，讓我們能夠用耳朵直接分辨不同音響系統設計（表現為不同傳遞函數）的效果，從而更精準地挑選適合目標客戶需求的設計方案。

其實，Actran 不僅僅停留在振動和聲學這些物理量的計算上，它更著眼於用戶體驗，從客戶的角度出發，不斷開發更多實用且貼心的功能，幫助設計者輕鬆打造符合市場需求的產品。

Actran 在電聲領域中的優勢

1. 分析模型中可以輸入電聲元件的 Thiele&Small 參數，方便喇叭的建模。
2. 有限元的振動聲學模型會考慮喇叭的安裝效應。
3. 可以模擬傳遞函數頻譜曲線，空間指向性，也可以對模擬的聲音進行播放。

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Actran 用 在 各 種 形 式 的 聲 學 模 型

Actran 常 見 應 用 的 產 業

• 航太:  經過駕駛艙和機身 、 發動機短艙內襯 、 機身和駕駛艙絕緣 、 ECS（環境控制系統） 、 APU 和 ECS 入口和出口消音器 、 後緣 、 聲納 、 直升機渦輪噪聲 、 起飛時火箭有效載荷的隨機動態響應的聲音傳輸 、 聲納。

• 車輛:  動力總成 、 裝飾設計 、 風噪聲 、 發動機部件 、 壓縮機 、 進氣歧管 、 空氣濾清器 、 閥蓋 、 擋板 、 電動機 、 揚聲器 、 消聲器 、 輪胎噪聲 、 消音器 、 高壓分配管道 、 馬達 、 齒輪箱。

• 消費品: 電話 、 免提電話通訊 、 耳機 、 揚聲器 、 助聽器 、 樂器 、 洗衣機 、 冰箱 、 吸塵器。

• 電子產品: 光碟硬碟等轉動裝置 、 手機 、 相機 、 液晶投影設備的風扇。

• 機械裝置: 渦輪機械 、 暖通空調 、 割草機和農業機械 、 排氣系統 、 馬達。

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