MIT携手Akselos公司开发3D模拟软件

Akselos新型软件能显著的提升建模速度，易于3D工程建模。

运行在Web浏览器上的Akselos 2.01x版本软件截图。这个程序显示了一架太阳能飞机起落架的压力变化。图片由 Akselos提供

基于组件装配的装载船基础设施模型的截图。图片由 Akselos提供 

仿真结果显示装载船基础设施轮廓的压力。图片由 Akselos提供

用有限元分析（FEA）方法，工程师可以生成大型结构的3D数字模型来模拟压力、振动、热、和其它现实世界条件下的情况。

使用FEA方法绘制出大规模的结构（如采矿设备、建筑、石油钻井平台），这些模拟需要通过强大的计算机在许多小时密集的计算，花费工程公司大量的时间和金钱。

现在MIT衍生企业Akselos公司已经开发了一款新软件，在学院基于多年的研究，使用预先计算的超级计算机数据来模拟结构组件（像模拟“乐高积木”一样）在几秒钟内求解有限元分析模型。

例如，传统的有限元分析软件模拟可能需要几个小时，使用Akselos提供的平台可能只需要几秒钟。

数以百计在矿山、发电、石油和天然气行业的工程师正在使用Akselos软件。这家初创公司也提供程结构工程的MITx课程。

使用这项技术，Akselos旨在让全球3D模拟更容易，促进有效的工程设计。Akselos首席技术官David Knezevic说，他与前麻省理工学院博士后Phuong Huynh和其校友科学硕士Thomas Leurent共同成立了这个初创公司。

“我们试图解开仿真软件的价值，因为现在很多工程师使用的仿真软件太缓慢，劳动强度大，特别是对于大型模型，”Knezevic说，“高保真仿真设计更具成本效益，可以更好地利用能量和材料使整体效率提高。”

Akselos的软件运行在一种被称为“减少基础（RB）组件方法”的新型技术上，该技术由麻省理工学院的工程学Ford教授Anthony Patera，Knezevic 和Huynh共同发明。（该技术是Patera集团长达十年的研究。）

这种技术融合了RB方法（通过求解更快的相关计算产生昂贵的有限元分析结果）的概念，该想法分解较大的模拟为一个个组装的组件。

Knezevic说，“我们开发了一个基于组件的版本，可以减少基本方法，并使用户建立大型和复杂的3D模型的参数化组件”。

2010年，该公司的创始人是Patera团队的一部分人，他们使用该技术创建了一个移动应用程序显示在超级计算机上模拟，他们的第二步是显示在在智能手机上。

一台超级计算机首次提前解决这样的问题，例如流体在管内绕球形障碍物流动。这是一个已知的形式，但针对几十种不同的参数，这些参数自动选择涵盖一系列可能的解决方案。当应用程序用户加入自定义参数的问题（比如球形障碍物的直径等），应用程序将通过定位预先计算的数据来计算新参数的求解。

今天的Akselos软件使用一个类似的原则，但是使用新软件和基于云的服务。一台超级计算机预先计算各个组件，比如，一根简单的管或一个复杂的机械部件。Knezevic说，“我们将对这些每一个组件，推动云计算的足迹来创建一个大数据”。

这些组件包含能让用户改变属性的可调参数，如几何形状、密度和刚度。工程师可以访问和预先计算组件的自定义库，拖拽到一个“汇编”平台，并连接它们构建一个完整的模拟。在那之后，该软件将参考预先计算的数据在几秒钟内创建一个非常详细的3D模型。

例如，矿业公司使用组件可用Akselos库来快速创建装载船基础设施（包括需要检查的高压的“热点”）的模拟。当现场检查员发现裂缝时，他们传递信息给工程师，工程师添加损坏的模拟，在几分钟内就能完成模型的创建和修改。

“该软件还允许人们模拟真实状态的机械，”Knezevic说，“通常基础设施已经使用了几十年，远非原始情况（可能伴有损坏，或漏洞，或腐蚀），当你想要表示这些缺陷时，”Knezevic说，“对当今工程师来说这可不是简单的，因为其他软件不可能使用全3D显示大型结构的模拟。”

最后，通过平衡速度和存储之间的关系推动数据云有助于Akselos：通过存储和重用更多数据，算法可以做更少的工作，从而更快地完成计算。

Knezevic说，“当今时代，存储大量的数据的云技术已经没什么大不了的。反过来，我们比其他方法存储更多的数据，这些数据让我们计算更快，因为我们能够重用尽可能多的预先计算的数据”。

Akselos由Knezevic、Huynh和Leurent创立于2012年，他们是早在2000年就开始有限元分析工作的Patera成员，那时他们的“智能手机上的超级计算”创新获得了Deshpande创新的赞助。

“这知识一个导火线，”Knezevic说，“我们的激情和目标一直是给世界带来新的技术。在这儿的Deshpande Center和麻省理工学院的创新生态系统是伟大的。”

从那里，Akselos获得了来自麻省理工学院的创业服务中心（VMS）额外的帮助，这里的导师指导Akselos团队人员筹款，销售、并为用户打开一个网络平台和招聘。

“我们需要一个能发表意见的会议，”Knezevic说，“我们进入会议交流想法来帮助我们做出好的决策。我认为我们所有的决定都受到这种类型讨论的影响。这是一个真正的、你在其他地方所不能拥有的奢侈品。”

为了扩大它们的市场，我们重返学术领域。Akselos与麻省理工学院的机械工程主要研究科学家Simona Socrate合作，她使用该公司2.01x版本的软件（尽管版本有限），在她MITx课堂上。

Knezevic说，来自学生的反馈是积极的。首先，他听说软件使学生“通过简单地解决数学问题构建超出他们可以看到的直觉的物理结构。”

“在2.01x版本，学生了解了轴向载荷、弯曲和扭转——我们针对每种情况都有应用，这样他们就可以形象化压力，应变和位移在浏览器上三维显示，”他说，“我们认为这是一个很好显示学生快速三维建模的价值的方式。”

在商业领域，Akselos正在扩大，雇佣了更多的员工在其三个分公司（分别在波士顿，越南，和瑞士）建立一个用户社区，并计划继续参与edX课程。

Knezevic最后提到，在波士顿的办公室，都是关于软件开发的，开发顾客的需求的功能（长期研究者一项受欢迎的挑战）。

“在学术界，通常只有你和一些同事使用该软件，”他说，“但是在这个公司你有全世界的人和一起玩和测试，他们说，‘需要有这个按钮’或‘我们需要这种类型的分析。’一切围绕客户。但是这一切都是好的，我们可以在学术上构建坚实的基础。”

原文链接：

http://newsoffice.mit.edu/2014/startup-faster-3d-engineering-software-0821

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