當(dāng)仿真與試驗(yàn)結(jié)果不一致怎么辦？
長期以來，一直有個(gè)玩笑在技術(shù)部門流傳：
"除了試驗(yàn)工程師，每個(gè)人都相信試驗(yàn)結(jié)果"
"除了計(jì)算工程師，沒有人相信CAE分析的結(jié)果"
經(jīng)典的兩句話，形象地描述了產(chǎn)品試驗(yàn)與產(chǎn)品仿真，在產(chǎn)品驗(yàn)證過程中被分別對待的態(tài)度。一直以來，質(zhì)量體系都在提倡進(jìn)行CAE，其優(yōu)點(diǎn)可以列舉：節(jié)約時(shí)間、降低成本、縮短上市周期等等。但實(shí)際上，CAE更重要的作用，在于校核產(chǎn)品設(shè)計(jì)和指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì),提高對產(chǎn)品性能的認(rèn)識，這是對產(chǎn)品技術(shù)水平提升最為關(guān)鍵的。
但是，為什么許多人會(huì)不相信CAE仿真呢？
統(tǒng)計(jì)學(xué)家GeorgeE. P. Box所言：所有的（數(shù)學(xué)）模型都是錯(cuò)的，但有些還是有用的。（essentially, allmodels are wrong, but some are useful）所有的模擬仿真，都不可能絕對的實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)的模擬，它們都要依賴各種各樣的假設(shè)和數(shù)學(xué)模型，這些模型并不見得能夠很好的反映現(xiàn)實(shí)世界的情況，即便是那些優(yōu)秀的模型，也只能在特定的情況和時(shí)期、特定的精度之內(nèi)貼近實(shí)際，既然是近似模擬，就必然會(huì)存在誤差。
以元王某個(gè)熱仿真項(xiàng)目為例，客戶需要分析某電子產(chǎn)品在85℃環(huán)境下各芯片的溫度情況，但仿真分析的溫度數(shù)據(jù)相對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果整體偏大。由此，客戶對仿真結(jié)果準(zhǔn)確性提出質(zhì)疑，元王仿真工程師在了解到客戶的疑慮后，也在積極排查差異結(jié)果原因。
在熱仿真分析中，仿真與試驗(yàn)結(jié)果不一致很可能是以下原因所致：
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序號 |
仿真與試驗(yàn)對標(biāo)檢查清單 |
容易引起誤差的地方 |
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1 |
熱損耗是否一致？ |
1、仿真熱損耗是理論計(jì)算的（實(shí)測電流/電壓間接計(jì)算的） 2、試驗(yàn)時(shí)測試樣品的熱損耗可能是隨溫度/電流/工況等變化的。 |
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2 |
仿真時(shí)各零部件材料參數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)/比容/密度）是否正確？ |
1、除了部分結(jié)構(gòu)件外，許多電子元器件都是由多種材料組成的，這些器件的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)難以確定。 2、即使部分芯片廠家提供雙熱阻模型，但是由于芯片測試標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際使用工況不一樣，也會(huì)引起誤差。 |
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3 |
環(huán)境條件是否一致？ |
1、環(huán)境溫度，仿真時(shí)溫度可以設(shè)置恒定的，但實(shí)際溫箱環(huán)溫有波動(dòng)。 2、環(huán)境氣流速度，實(shí)際溫箱需要調(diào)節(jié)環(huán)溫，通常會(huì)內(nèi)置風(fēng)扇，從而增加了氣流速度。 |
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4 |
結(jié)構(gòu)差異和制造誤差 |
仿真的結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)簡化，而測試樣品由于制造誤差的積累，各臺(tái)樣機(jī)測試都會(huì)有誤差，需要測試多臺(tái)取平均值 |
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5 |
其他仿真設(shè)置可能引起的誤差 |
網(wǎng)格/有無開啟輻射模型等參數(shù)設(shè)置 |
元王仿真工程師與客戶溝通后，仔細(xì)復(fù)查了仿真整體流程，并對以上可能原因一一核對，最后判斷客戶在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)溫箱的循環(huán)風(fēng)對測試樣機(jī)直接吹風(fēng)，是導(dǎo)致測試溫度比仿真溫度低的主要原因。元王以往的其他客戶也出現(xiàn)過類似問題，他們之后測試時(shí)，都會(huì)采用亞克力罩或者紙皮擋住風(fēng)口，阻止循環(huán)風(fēng)直接吹測試樣機(jī)。
了解試驗(yàn)過程的朋友一定清楚，試驗(yàn)的結(jié)果其實(shí)也是有偏差的，數(shù)據(jù)的采集方式和方法，準(zhǔn)備工作的準(zhǔn)確度，試驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試情況，以及最后試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都會(huì)存在一定的偏差，而且每次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是有差異的，這樣的數(shù)據(jù)用來作為對標(biāo)值確實(shí)就有些不符合科學(xué)精神。不過有一點(diǎn)，可以作為參考，就是試驗(yàn)結(jié)果的趨勢，在同樣的條件下，仿真的結(jié)果趨勢如果與試驗(yàn)的結(jié)果趨勢（注意是仿真趨勢，而不是結(jié)果）完全不同，那么這個(gè)仿真一定是有問題的。
綜上所述，CAE最為重要的作用，在于校核產(chǎn)品設(shè)計(jì)和指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì),提高對產(chǎn)品性能的認(rèn)識，以達(dá)到以下目標(biāo)：
→ 檢驗(yàn)并改進(jìn)計(jì)算模型
→ 建立計(jì)算評價(jià)系數(shù)體系
→研究一些無法快速有效的計(jì)算現(xiàn)象
→ 提高更高精度的結(jié)果
總之，當(dāng)仿真與試驗(yàn)結(jié)果不一致時(shí)，客戶對仿真結(jié)果存在質(zhì)疑是很正常的。身為一個(gè)CAE仿真人，我們首先要確定自身分析環(huán)節(jié)沒有出錯(cuò)，正確的模型處理和分析流程，加上有效的結(jié)果評判標(biāo)準(zhǔn)是能夠保證輸出結(jié)果的指導(dǎo)性，然后才能自信的面對客戶的質(zhì)疑。在之后的項(xiàng)目分析過程中，元王愿不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，輸出高質(zhì)量的報(bào)告，讓客戶確實(shí)從中受益解決問題，不斷提升對元王的信服和依賴，為客戶創(chuàng)造價(jià)值！
