Elektromagnetische Simulation
Simulation und Analyse elektromagnetischer Felder
Software für die elektromagnetische Simulation
Mit Software für die elektromagnetische Simulation können Ingenieure die elektromagnetischen Eigenschaften von Komponenten oder ganzen Systemen effizient untersuchen. Elektromagnetische (EM) Systeme bringen häufig vielschichtige Herausforderungen mit sich, darunter große Frequenzbereiche und elektrisch große Strukturen mit sehr feinen Details. Dedizierte Solver nutzen spezifische numerische Technologien für eine schnelle und genaue Simulation. Die EM-Simulation kann während des gesamten Konstruktionsprozesses zum Einsatz kommen. Von der Idee über die vorgabengerechte Synthese von Komponenten bis hin zur Analyse der elektromagnetischen Leistung unter Betriebsbedingungen: Virtuelle Prototypen transformieren den Konstruktionszyklus.
Hauptvorteile der elektromagnetischen Simulation mit SIMULIA
Schnellere Konstruktionsdurchlaufzeiten
Simulation beschleunigt die Analyse und Optimierung, sodass kürzere Konstruktionszyklen möglich sind und ein Wettbewerbsvorteil entsteht.
Geringere Abhängigkeit von Tests
Im Vergleich zu physischen Tests ist die Simulation schneller, kostengünstiger und kann früher im Konstruktionszyklus implementiert werden. Sie kann auch Verhalten zeigen, das in einem Test nicht sichtbar ist.
Komplexe Systeme verstehen
Hochleistungssimulationen können das Verhalten großer oder komplexer Systeme modellieren, wie z. B. Antennen-Performance auf einer belebten Straße, Signalintegrität auf einer Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte oder Sicherheit eines medizinischen Geräts im menschlichen Körper.
Geringerer Arbeitsaufwand durch Automatisierung
Durch die automatisierte Vernetzung, Optimierung und Nachverarbeitung werden mühselige Einrichtungsarbeiten überflüssig und die Ingenieure erhalten schneller die benötigten Ergebnisse
Konstruktionsmodelle nutzen
Einheitliche Modellierung und Simulation (MODSIM) bedeutet, dass die Simulation direkt auf der Geometrie von CATIA oder SOLIDWORKS in einer einheitlichen Konstruktionsumgebung durchgeführt werden kann, wodurch die Zeit für die Modellerstellung reduziert wird.
Vollständige Analyse mit multiphysikalischer Simulation
Die elektromagnetische Simulation kann durch andere Disziplinen ergänzt werden, z. B. Fluidsimulation, Struktursimulation, Mehrkörpersystem-Simulation und vibroakustische Simulation.
Verbessern von Produktleistung und -qualität
EM-Simulationssoftware ist eine bahnbrechende Technologie, mit der sich Zeit und Kosten für die Markteinführung eines Produkts reduzieren lassen. Sie wird nicht nur in der Hightech-Branche der Elektronik und Kommunikation, sondern auch in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungssektor, in Verkehr und Mobilität und in den Biowissenschaften weit verbreitet eingesetzt. Die Analyse mit EM-Software reicht von einzelnen Komponenten wie Antennen, Sensoren und Chips bis hin zu kompletten Geräten wie Flugzeugen, Smartphones und MRT.
Das Co-Design innerhalb des SIMULIA-Produktportfolios integriert die EM-Simulation in die Industrieprozesse. Das Vereinigen von Modellierung und Simulation (MODSIM) beschleunigt die Bewertung der Performance, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Materialien und Produkten. Ingenieure können Kompromisse für konkurrierende Anforderungen finden, Probleme minimieren und die Konstruktion optimieren, bevor sie sich für physische Prototypen entscheiden, wodurch Entwicklungsrisiken reduziert werden. Multiphysik-Konstruktionsworkflows auf der 3DEXPERIENCE Plattform unterstützen den Entwicklungsprozess von Anfang an. Die elektromagnetische Simulationssoftware von SIMULIA ist auf der 3DEXPERIENCE Plattform und eigenständig verfügbar.
EM-Simulationsanwendungen
Antennensimulation
Tools zur elektromagnetischen Simulation sind während des gesamten Prozesses der Antennenentwicklung und -integration von unschätzbarem Wert. Sie helfen bei der Erstellung funktionaler Antennenkonstruktionen, bei der Anpassung an die Anforderungen und bei der Bewertung ihrer Leistung und HF-Exposition nach der Installation. Die SIMULIA Suite bietet Antenneningenieuren die erforderlichen Werkzeuge für verschiedene Anwendungen.
Simulation der elektromagnetischen Interferenz
Die Kontrolle elektromagnetischer Interferenzen (EMI) ist ein entscheidender Aspekt bei der Entwicklung und Herstellung elektronischer Geräte. Die Produkte müssen die internationalen Normen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) erfüllen, um sicherzustellen, dass die elektromagnetischen Emissionen innerhalb der zulässigen Grenzwerte liegen und dass diese Geräte nicht anfällig für externe Störungen sind. Die elektromagnetische Simulation hilft bei der Identifizierung potenzieller Probleme und kann den Entwicklungsprozess in Bezug auf die Zertifizierung optimieren.
HF-Simulation
Die CST Studio Suite Technologie bietet eine Vielzahl elektromagnetischer Solver zur Simulation von Mikrowellen- und Hochfrequenzfiltern und -komponenten. Der Zeitbereichs-Solver ist ideal für Breitband-Wanderwellenkomponenten, während der Frequenzbereichs-Solver hervorragend für stark resonante Strukturen wie Bandpassfilter geeignet ist. Zu den besonderen Funktionen gehören die Methode für bewegliche Netze und zur Reduzierung der Modelordnung für genaue und schnelle Simulationen. Die Wellenleiter-Anschlüsse regen Übertragungsleitungen an und die "System Assembly & Modeling" vereinfacht die Modellierung komplexer Geräte. Die Solver-Technologie von Fest3D ist eine effiziente Simulationsmethode für Wellenleiterstrukturen.
Optische Simulation
Die CST Studio Suite simuliert versiert und effektiv das Wellenverhalten bei optischen Frequenzen. Automatische Importlinks zu Layoutwerkzeugen für photonische Geräte generieren mühelos 3D-Simulationsmodelle. Die Materialbibliothek enthält Materialmodelle für optische Frequenzen. Post-processing Templates können Standardmetriken der Branche berechnen. Mit den Optionen zum Hochleistungsrechnen können elektrisch große Komponenten simuliert werden.
Niederfrequenzsimulation und Simulation elektrischer Maschinen
Die vielseitigen Werkzeuge von SIMULIA erfüllen verschiedenste Benutzeranforderungen in verschiedenen Branchen und gewährleisten Genauigkeit für kritische Anwendungen wie medizinische Geräte und Magnetkonstruktion. Erweiterte Modellierungsfunktionen ermöglichen eine detaillierte Analyse von Geräten mit Permanentmagneten oder supraleitenden Spulen. Maßgeschneiderte Schnittstellen unterstützen Benutzer bei der Simulation und Verbesserung von hocheffizienten Motoren und Generatoren. Die elektromagnetische Simulation hilft bei der Herstellung nachhaltiger Maschinen mit optimaler Leistung.
Simulation der Dynamik geladener Teilchen
Das SIMULIA Simulationsportfolio bietet verschiedene Solver zur Simulation von Geräten mit frei beweglichen Teilchen und elektromagnetischen Feldern. Es umfasst Technologien von CST Studio Suite und Opera. Die Simulation der Dynamik geladener Teilchen beinhaltet die Analyse der Teilchenemission, der elektrostatischen Beschleunigung, der magnetostatischen Fokussierung und der relativistischen Bewegungsgleichungen bei hohen Energien.
SIMULIA elektromagnetische Simulation für effiziente Antennenkonstruktion
Effiziente Simulation von sehr resonanten Strukturen
Analyse der Wechselwirkung elektromagnetischer Felder mit dem menschlichen Körper
Virtuelle Prüfung der Konformität mit EMV-Normen
Integration von Simulation in EDA-Workflows (Electronics Design Automation)
Elektrostatische, magnetostatische und niederfrequente elektromagnetische Feldsimulation
Simulation von photonischen Schaltungen, Graphen, Metamaterialien und photonischen Kristallen
Simulation von Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren
Simulation von Teilchen in elektromagnetischen Feldern
SIMULIA Softwareprodukte für die elektromagnetische Simulation
SIMULIA bietet Simulationstechnologie, die zur Berechnung elektromagnetischer Felder von statischen bis zu optischen Frequenzen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann.
Software zur Simulation elektromagnetischer Felder
Elektromagnetische und elektromechanische Simulation
Software für Antennenkonstruktion
EM-CAD-Technologie mit Bereichszerlegung unter Verwendung hybrider Multi-Solver
Ein Software-Tool zur Analyse komplexer passiver Mikrowellenkomponenten
Bestimmt das Leistungsniveaus des RF-Durchschlags in passiven Geräten
Charakterisierung elektronischer Geräte
Verbesserung der e-NVH-Leistung elektrischer Systeme während des gesamten Entwicklungslebenszyklus
Unify Radio-Frequency measurement, modeling, and simulation workflows
SIMULIA Software für elektromagnetische Simulation auf der 3DEXPERIENCE Plattform
Die Softwareprodukte von SIMULIA für die elektromagnetische Simulation sind auf der 3DEXPERIENCE Plattform in Rollen gegliedert, damit Sie sich schneller mit allen verfügbaren Anwendungen vertraut machen und damit arbeiten können. Wählen Sie ein Paket aus, das Ihrer Rolle im Unternehmen entspricht.
Ressourcen zur elektromagnetischen Simulation
Entdecken Sie die technologischen Fortschritte, innovativen Methoden und die sich verändernden Anforderungen der Branche, die die Welt der Elektromagnetik neu gestalten. Mit SIMULIA sind Sie immer einen Schritt voraus. Jetzt entdecken.
Häufig gestellte Fragen zur elektromagnetischen Simulation
Die elektromagnetische 3D-Simulation beschreibt Ansätze zur Lösung der Maxwell-Gleichungen im Raum und in der Zeit. Methoden, die auf der Volumendiskretisierung basieren, sind zum Beispiel
- die FEM-Methode (Finite-Elemente),
- die FI-Methode (Finite-Integration-Technique),
- die FDTD-Methode (Finite Difference Time Domain)
- und die TLM-Methode (Transmission Line Matrix).
Diese Methoden sind sehr allgemein und können zur Simulation aller Problemklassen verwendet werden. Es gibt jedoch Methoden, die für bestimmte Problemklassen wesentlich effizienter sind, wie Momentenmethode (MoM), Randelementmethode (BEM), Mode-Matching und physikalische Optik.
Fullwave-EM-Simulatoren lösen Maxwell-Gleichungen ohne Näherungen, die auf der besonderen physikalischen Natur eines Problems basieren. Sie bieten in der Regel Lösungen für hochfrequente elektromagnetische Anwendungen wie Antennen oder Komponenten. SIMULIA umfasst EM-Simulatoren für Zeitbereich- und Frequenzbereichanwendungen.
Der transiente Solver der CST Studio Suite bietet Lösungen auf der Grundlage der Finite-Integrationstechnik (FIT) und der TLM-Methode (Transmission Line Matrix). Diese Solver eignen sich besonders gut zur Berechnung der Breitbandergebnisse von Breitbandstrukturen. Diese EM-Simulatoren sind sehr speichereffizient und in der Lage, große, hochkomplexe und sehr inhomogene Probleme zu lösen. Ihre Implementierung auf GPUs und Clustern erleichtert diese Verwendung noch weiter.
Der Bereich der Statiksimulation umfasst die Bereiche Elektrostatik, Magnetostatik und stationärer elektrischer Strömungsfelder. Basierend auf der Opera und CST Studio Suite Technologie für alle drei statischen Anwendungsfälle, ist der Electrostatic Solver perfekt für die Simulation von statischen elektrischen Feldern, und ideal für Sensoren und Touchscreens geeignet. Der Magnetostatic Solver hilft bei der Entwicklung elektrischer Maschinen sowie von Teilchenbeschleunigermagneten. Der Stationary Current Solver dient der Analyse von Gleichspannungsstrom in Komponenten mit verlustbehafteten Elementen, z. B. in Hochleistungsgeräten oder Leiterplatten-Stromverteilungsnetzen.
Die beste Software für die elektromagnetische Simulation ist diejenige, die die Aufgaben präzise und schnell erledigt. Eine grundlegende Voraussetzung zur Meisterung dieser Herausforderung ist die Verfügbarkeit einer Vielzahl numerischer Simulationsmethoden in einem einzigen Softwarepaket, da nicht ein einziges Simulationswerkzeug alle Simulationsherausforderungen lösen kann. Das elektromagnetische Simulationsportfolio von SIMULIA bietet eine große Auswahl an EM-Simulatoren für Frequenzbereiche von Gleichstrom bis Licht.
Die numerische Simulation elektromagnetischer Felder basiert in der Regel auf einer Diskretisierung der Maxwell-Gleichungen in Raum und Zeit. Im einfachsten FDTD-Fall wird das Simulationsvolumen auf ein kartesisches Gitter abgebildet. Die einzelnen Gitterzellen können mit unterschiedlichen Materialien gefüllt werden und die elektrischen und magnetischen Felder werden entlang der Kanten und durch die Facetten der Zellen definiert.
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