Cadence狂揽CAE王牌,全球仿真软件版图大扩张

计算机辅助工程（CAE，Computer-Aided Engineering）已成为现代产品开发的重要引擎。借助 CAE 仿真技术，工程师能够显著降低物理样机成本、缩短研发周期、减少开发投入，并设计出性能更优、可靠性更高的工业产品。

在 50 多年的求解器技术基础之上，Cadence 通过 GPU^[22] 加速、云端高性能计算（HPC）、AI 技术赋能，进一步提升仿真效率。

产品缺陷代价高昂，甚至是灾难性的。有缺陷的结构设计如果在测试阶段才被发现，就意味着模具报废、重新制造、错过上市窗口。空气动力学或热性能方面的 CFD 计算偏差，会影响产品认证流程。圆角处的应力集中、流道中的涡脱落、多层电子结构中的热梯度，以及结构的流固耦合…更是常见的工程难题。

传统工作流程依赖物理原型迭代，往往需要几周甚至几个月，CAE 将这一周期压缩到几天。工程师在数字环境中测试极限工况载荷，进行快速迭代，先进的 CAE 工作流程，相比硬件原型测试试错流程、采用低效率 CAE 工具的竞争对手，可以更快的将产品推向市场。

CAE 仿真遵循结构化流程。

ANSA 或 Patran 等前处理器读取和清理几何，划分网格、指定材料属性、定义边界和载荷条件，并配置求解器参数，通过高度自动化的流程，为求解做准备。

高质量的前处理和网格质量是仿真成功的关键。ANSA 前后处理平台，应用于结构分析、碰撞安全、振动噪声、流体力学及热管理等领域。ANSA 高效处理复杂 CAD 几何模型，支持中面提取、模型装配、连接定义及模型检查等预处理流程，快速生成高质量的四面体、六面体、壳单元及混合网格。对于 CFD 分析，能够自动生成满足精度要求的边界层网格；对于结构、碰撞和 NVH 分析，可生成满足求解器要求的高质量网格，并提供质量检查与修复工具，确保模型准确可靠，提升仿真效率与结果精度，是行业应用最广泛的前后处理平台。

Patran 前处理与 MSC Nastran 工作流深度集成。对于参数驱动的前处理，MSC Apex^[23] 提供新一代界面，减少手工操作，支持模板化建模。这三者遵循同一原则：前处理器必须高效，网格划分只需要几分钟，而不是几个小时。

在线性结构静力学和动力学领域，MSC Nastran 作为 50 多年来的行业黄金标准，已在数百万个航空航天、汽车行业项目中得到验证，以极为出色的速度和精度处理线性结构问题，求解刚度方程，获得载荷作用下的位移和应力、固有频率与振型、频率响应以及瞬态响应等。Marc 将该能力扩展到材料非线性和几何非线性占主导的非线性工况，通过稳健的收敛算法，解决非线性行为（大变形、材料塑性、接触工况等）。

Apex 利用直观的工具高效构建、验证和求解结构模型，实现快速几何创建、自动网格生成和无缝的 Natran 求解器集成，使得设计工程师也能对结构性能进行快速的仿真分析。

Actran 声学分析可求解频域声学中的 Helmholtz 方程，以及瞬态响应中的时域波动方程，用于预测结构声辐射、隔声传声及相关声学性能，通过将结构振动、流场脉动与声场传播相结合。Actran 能够帮助工程师识别噪声源、评估传递路径，并优化隔声、吸声和阻尼方案。在航空航天领域，针对高速飞行中的湍流边界层激励，进行振动噪声控制、声疲劳风险评估；在汽车、工业设备、电子设备和数据中心、建筑领域，用于噪声控制和声品质分析和优化。

Dytran 处理碰撞、冲击、爆炸等载荷场景下的显式动力学问题，在这些场景中惯性力占主导，而隐式时间积分的计算成本会非常高。其基本原则是：将描述物理现象的偏微分方程离散到网格上，再通过数值方法求解，从而得到空间与时间中每一点的场量（应力、应变、速度、压力、温度、位移）。

工程师还可以使用 FEA 方法验证结构充分性、预测疲劳寿命，通过 FATIQ 与 CAEfatigue 两款疲劳耐久求解器，优化几何结构，提升强度重量比。FATIQ 与 ANSA/META 深度集成，尤其适合电子行业；CAEfatigue 作为独立疲劳解决方案，可与 Digimat、Adams/Romax、Actran、Nastran 等形成多物理场工作流。疲劳分析与我们的结构、气动弹性、振动和声学工作流程紧密集成，使得疲劳和耐久性的载荷输入更真实。

对于流体与传热问题，Fidelity 支持 GPU-native 高性能计算，覆盖雷诺平均纳维－斯托克斯方法RANS、分离涡模拟 DES 和大涡模拟 LES 等先进求解技术，适用于超音速空气动力学、高速流动、气动声学、叶轮机械及复杂瞬态流动分析；Cradle CFD 面向工程热流体与多物理场应用，提供电子散热、空调系统、电池热管理、多相流以及共轭传热等方案。应用范围涵盖航空航天超音速与高升阻比设计、汽车外气动与热管理、eVTOL 与无人机、船舶水动力学、叶轮机械、电子散热及能源动力系统等场景。

Celsius 适用于电子散热（芯片热循环、散热器优化、板级瞬态热行为）分析，它支持材料温度相关性、相变问题和辐射角系数，求解热扩散方程，并考虑传导、对流和辐射，得到芯片和电子产品的封装热阻、热应力、温度分布等。

Reality 适用于 AI 数据中心的散热和冷却设计（Reality DC Design）、分析、运维（Reality DC Insight），并提供覆盖数百家厂商产品的组件库（Reality DC Elements Library），高效利用计算流体力学仿真能力，模拟电力、冷却、计算、网络领域的真实 AI 工作负载行为，优化空冷、液冷策略，提升数据中心整体能效，用最低的功耗，实现每秒词元（token）的生产效率和容量利用率。

Adams 用于求解刚体和柔体的多体动力学，是汽车悬架、动力总成、机械系统分析的行业标准工具。求解器进行数百万次迭代，求解大型稀疏线性矩阵，计算结构件在质量、惯性、连接、约束条件下的运动学、动力学、能量结果，在底盘悬架与转向动力学、运动学、操纵稳定性、乘坐舒适性、耐久疲劳性能等分析领域应用广泛。

Romax 传动系统设计与仿真方案，基于系统级的齿轮、箱体、轴承的全参数化建模，通过几何建模、材料属性、连接关系，求解运动微分方程，尤其考虑齿轮和轴承等部件的接触和变形对啮合的影响，计算啮合刚度、载荷分布和传递误差，进行传动系统的设计和效率、耐久、NVH 等性能优化，是风电、汽车、机器人等行业的动力传动系统的标准设计分析工具。

在汽车自动驾驶的开发与测试中，VTD 提供高保真的交通场景、环境感知传感器、结合底盘动力学模型，用于自动驾驶系统的算法仿真开发、基于 HiL 硬件在环的性能测试验证。新发布的 VTDx 云原生版本，支持海量场景的大规模仿真测试与 AI 算法训练，提高算法与系统的优化迭代效率。

Simufact 可预测金属成形、焊接、增材制造过程中的载荷、回弹、变形和残余应力等，支持完整的工艺链仿真和成本控制。FormingSuite 在钣金成形的设计阶段评估材料和模具成本、工艺计划，优化材料的使用，实现成本控制。Digimat 通过建立橡胶、金属、塑料、复合材料的模型库（MaterialCenter），提供材料的模态、阻尼、疲劳特性、力学特性、蠕变等非线性特性，用于评估复合材料铺层性能和材料参数分散性，通过工艺仿真与优化，预测温度变化、残余应力，分析结晶度、烧结和粘附性等，确保产品零件性能。

Millennium M1 作为统一的仿真编排平台，通过原生耦合架构实现跨学科协同仿真优化，释放大规模 GPU 算力，提供了企业级软硬件的一体化交付 CAE 方案。可实现结构变形与流体流动（颤振、气动弹性响应）、热变形与应力（热应力）、以及电磁与热（导体中的焦耳热）之间的耦合分析，多物理场耦合（流固耦合、热-结构耦合、电磁-热耦合）非常复杂，容易出现收敛失败。Millennium M1 编排耦合过程，管理收敛迭代，还能够捕捉单一物理场求解容易遗漏的系统级现象。

ODYSSEE 和 KOMVOS 是 Cadence AI 驱动工程设计平台的重要组成部分。ODYSSEE 利用机器学习和降阶建模技术，将历史 CAE 仿真和试验数据转化为高精度预测模型，实现实时性能预测和设计优化；KOMVOS 则提供工程数据分析、机器学习建模和知识挖掘能力，帮助企业充分释放仿真数据价值。两者协同工作，可显著缩短产品开发周期，提高设计效率和决策质量。

META 不仅是高性能 CAE 后处理平台，更是覆盖碰撞安全、NVH、CFD、热管理、疲劳耐久和多体动力学的统一工程分析环境。平台内置丰富的行业专用工具箱，可自动完成碰撞法规评价与假人伤害分析、NVH 频响与贡献量分析、CFD 流场与热场后处理，以及疲劳寿命评估等复杂工作。结合自动报告生成、结果对比分析和交互式 HTML 发布功能，META 能够显著提升工程师处理和理解海量仿真数据的效率，加速从结果分析到设计决策的全过程。

通过技术传承和持续创新，Cadence 覆盖了结构分析（Nastran、Marc、Dytran）、疲劳耐久（FATIQ、CAEfatigue）、流体力学（Fidelity、Cradle、ANSA/SPH）、电热分析（Celsius、Cradle/scSTREAM、Reality）、多体动力学（Adams）、前处理（ANSA、Patran、Apex）、后处理（META、Patran）、声学（Actran）、自动驾驶（VTD）、传动系统（Romax）、材料（Digimat）、制造（FormingSuite、Simufact）、物理AI与优化（ODYSSEE、Optimality）数据管理（SimManager、MaterialCenter、SPDRM）以及多物理场编排（Millennium M1）。这种深度融合，意味着更少的单点工具、更高效的工作流程。

Cadence 是人工智能和数字孪生领域的市场领导者，对于需要设计和分析复杂系统的企业，Cadence 系统级的多物理场仿真优化，驱动产品创新与设计洞察，加速下一代产品设计，帮助客户走向成功。