SimWise 4D 概述
SimWise 4D 是一款软件工具，可用于对机械零件和装配体的功能表现进行仿真和验证。它在 Windows 环境下，将三维多体动力学运动仿真、三维有限元分析和优化整合在一个 CAD 中立产品中。
SimWise 4D 的组成部分包括运动模块和有限元分析模块。这两个模块也可以作为单独产品使用；当二者在 SimWise 4D 中结合时，可用于同时处理运动仿真和应力分析相关问题。
由运动机械部件构成的设计，在回答一些基础问题时会面临挑战，例如设计是否能够按预期运行、是否会发生结构问题、如何改进设计，以及使用寿命如何。动态力较难计算，由运动引起的零件应力也更难量化。许多设计通常通过试验室或现场原型进行验证；如果发现问题，则需要修改设计并重复流程。
SimWise 4D 的用途是在构建原型之前探索设计的功能表现。用户可以在软件中测试不同方案，并在设计达到预期后再进入硬件制造阶段。
CAD 数据支持
所有 SimWise 产品都独立于特定 CAD 系统。适合用于基础设计布局的简单几何可以在 SimWise 内创建；用于仿真的详细几何则可以从主要 CAD 系统导入。
SimWise 可以直接读取由以下 CAD 系统创建的文件：
- Catia V5
- Creo Elements/Pro
- SOLIDWORKS
- Solid Edge
- Autodesk Inventor
- Siemens NX
此外，SimWise 也可以读取以下格式文件：
- IGES
- STEP
- ACIS
- Parasolid
SimWise 还为 SOLIDWORKS、Solid Edge、Autodesk Inventor、SpaceClaim Engineer 和 Geomagic Design 提供插件。这些插件可将 CAD 系统中的零件、装配体以及装配约束直接传输到 SimWise 数据库中。当这些 CAD 系统中的零件或装配体被更新时，更新内容也可以传递给 SimWise，并且只更新仿真模型中受影响的部分。
SimWise Motion：3D 运动仿真
SimWise Motion 是刚体运动学和动力学仿真软件，可用于在计算机上构建和测试设计的功能性虚拟原型，并模拟设计的运动行为。
它可以从 CAD 系统导入几何、质量属性和约束，并允许用户向模型中添加与运动相关的实体，从而形成可运行的设计原型。软件会使用物理和数学方法对该原型进行仿真，并以图形和数值形式呈现仿真结果。用户可据此判断设计如何运行、是否满足设计目标，以及是否需要修改。
SimWise Motion 提供一组可添加到 CAD 模型中的功能对象，用于构建可运行的功能原型。这些对象包括：
- 刚性、转动、球形、曲线槽和平面约束
- 杆、绳、弹簧、齿轮、皮带、滑轮和输送带
- Bushings（柔性连接）
- 电机和执行器
- 点力、扭矩、分布力、压力和摩擦力
部件之间的碰撞也可以在仿真中处理。这使得依赖两个或多个部件接触才能工作的机构可以被建模，例如棘轮、夹具和夹持机构。接触发生时产生的接触力和摩擦力可以用于绘图、查询，或传递给 SimWise FEA 使用。
电机、执行器和力可以由 SimWise 公式语言、表格数据、Excel 电子表格中的值，或与 SimWise Motion 进行联合仿真的 Simulink 模型驱动。该功能可用于在仿真模型中加入电机启动、停转特性、变速执行器和机电控制器等现象。
来自 CAD 系统的装配约束会自动并关联地转换为 SimWise Motion 约束。由于 CAD 装配模型有时会存在过约束，SimWise 提供约束导航器，用于逐项查看运动约束，并在需要时修改以去除冗余。约束可设置限值，用于模拟旋转或平移止挡。摩擦力也可以基于单个约束启用。
公式语言与函数构建器
SimWise 包含公式语言，可将仿真实体属性、瞬时仿真值和数学表达式组合成在仿真过程中求值的表达式，并用于定义仿真中的物理值。
公式也可用于生成仪表上显示的数值。例如，以下公式添加到仪表后，可显示 Body[49] 的动能图形：
0.5*Body[49].mass*mag(Body[49].v)*mag(Body[49].v)
公式语言还可以通过函数构建器访问。函数构建器允许用户以交互方式组装方程，并包含集成图形显示功能；当函数被定义时，其图形会同步显示和更新。
可编程性
SimWise 包含自动化接口，可用于与其他应用程序交互并由其他应用程序控制。C++、C#、Visual Basic、Java 和 VBScript 等编程语言可用于定制 SimWise。
用户可以将 SimWise 自动化集成到自有流程中，也可以在 SimWise 环境内使用自有计算过程。
渲染、动画与标注
SimWise 使用 Lightworks 的渲染技术，支持多种光源、纹理映射、阴影和其他渲染表现。结合 SimWise 的动画功能，用户可以生成设计运行过程的动画。应力等值线结果也可以包含在动画中，用于查看设计运行时由运动引起的应力如何影响单个零件。
渲染动画和图像可导出为适合放置在网站、文档和演示中的格式。SimWise 支持在空间中移动的相机，或附着到部件上的相机，用于生成穿行类型动画，或从类似俯视视角观察设计运行。
SimWise 还提供关键帧动画技术。通过关键帧，用户可以定义不基于物理的运动，例如展示装配过程的爆炸装配动画。相机也可以使用关键帧创建平移、缩放和突出产品特征的场景。用户还可以将基于物理仿真的运动与关键帧动画结合，用于构建复杂运动序列。
SimWise 支持在仿真模型中添加文本、标注、距离尺寸和半径尺寸等注释。距离尺寸会随着模型移动或动画更新。SimWise 还提供一种距离尺寸，用于显示两个刚体之间的接近点和距离，该尺寸也会随着刚体运动而更新。
运动仿真结果输出
SimWise Motion 仿真引擎会计算运动模型中每个刚体的位移、速度和加速度，以及由动态运动产生并作用在每个刚体上的反作用力。该计算也包括部件之间碰撞所产生的运动和力。
这些量可以通过仪表以图形或数字格式显示，也可以通过公式语言访问，或整理到 HTML 报告中。用户还可以创建图形向量，以可视化方式显示仿真过程中计算出的量。向量可以随着所显示量的变化改变大小和方向。
电机和执行器可以报告其力或功率需求，用于确定这些部件的尺寸需求；摩擦导致的寄生损失也可以被计算。
