GeoDict 材料數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真軟件、算法及工作站硬件配置推薦

在汽車、家電、紡織品、日用品、醫(yī)藥品等各個(gè)領(lǐng)域的制造業(yè)中，新材料的開發(fā)和質(zhì)量的提高已成為問題。 此外，為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)品生命周期的縮短，為了實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，迫切需要提高材料研發(fā)的效率。過去，通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)量進(jìn)行研發(fā)是主流，但通過進(jìn)行分析模擬可以實(shí)現(xiàn)很多事情.

GeoDict是一種創(chuàng)新的材料開發(fā)仿真，有助于生成各種多孔材料結(jié)構(gòu)，包括鋰離子二次電池、燃料電池、固態(tài)電池、過濾介質(zhì)、復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)和高性能材料、紡織品和非織造布，并優(yōu)化其材料特性和功能。 它為 FIB-SEM 圖像的圖像處理/加載、通過幾何參數(shù)輸入生成 nm~mm 級(jí) 3D 結(jié)構(gòu)、幾何分析和性能評(píng)估提供了廣泛的分析功能。通過將GeoDict的模擬數(shù)字孿生與依賴樣品和試件的傳統(tǒng)材料開發(fā)流程結(jié)合使用或取代傳統(tǒng)材料開發(fā)流程，加速新型高性能材料的開發(fā)。

新且容易操作的材料仿真綜合性軟件－GeoDict在多維度3D圖像處理、材料建模、可視化、材料特性描述、應(yīng)用模擬在材料開發(fā)和制程優(yōu)化，提供最完整的方案。

無論是新設(shè)計(jì)或現(xiàn)有的材料，計(jì)算機(jī)仿真能提供材料幾何、物理性質(zhì)的定量和定性判定。一些能經(jīng)由模擬確定的材料性質(zhì)很難在實(shí)驗(yàn)室量測(cè)出來，而往往實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后的試片會(huì)受破壞以致于無法進(jìn)行其他分析。因此，運(yùn)用模擬能夠補(bǔ)足實(shí)驗(yàn)量測(cè)的不足，不只是詳盡材料信息，也提供對(duì)材料進(jìn)一步的理解

GeoDict 是一款專注于材料科學(xué)領(lǐng)域的綜合性軟件，它的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了多個(gè)行業(yè)和研究領(lǐng)域，

1. 材料微結(jié)構(gòu)建模：
• 基于真實(shí)顯微鏡圖像或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成材料微結(jié)構(gòu)。
• 用于多孔介質(zhì)、纖維材料、復(fù)合材料等的建模與分析。
2. 多物理場(chǎng)仿真：
• 流體流動(dòng)（CFD）、擴(kuò)散、電磁場(chǎng)、導(dǎo)熱、機(jī)械力學(xué)等。
• 模擬材料的性能，如滲透性、導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度等。
3. 濾材和多孔材料優(yōu)化：
• 優(yōu)化設(shè)計(jì)過濾器、隔熱材料、電池電極等結(jié)構(gòu)。
• 分析和改進(jìn)材料的功能性能。
4. 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化：
• 評(píng)估材料的孔隙率、比表面積、纖維方向分布等參數(shù)對(duì)性能的影響。
5. 虛擬實(shí)驗(yàn)：
• 在虛擬環(huán)境中進(jìn)行材料性能測(cè)試，減少實(shí)際實(shí)驗(yàn)需求。

相關(guān)算法

GeoDict 集成了多種先進(jìn)的數(shù)值算法和模型來解決材料科學(xué)中的復(fù)雜問題，以下是部分核心算法：

• 圖像處理與重建：
• 通過CT掃描數(shù)據(jù)或其他形式的3D圖像數(shù)據(jù)重建材料的微觀結(jié)構(gòu)。
• 幾何建模：
• 支持多種幾何模塊（如 FiberGeo, WeaveGeo, GridGeo 等）來創(chuàng)建不同類型的材料結(jié)構(gòu)。
• 物理場(chǎng)模擬：
• FlowDict：模擬流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)行為，計(jì)算壓降、粘性阻率、透氣性和滲透性。
• DiffuDict：分析扭曲因子及有效擴(kuò)散系數(shù)。
• ConductoDict：計(jì)算有效熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。
• ElastoDict：評(píng)估材料的彈性變形及力學(xué)特性。
• FilterDict：模擬過濾過程，分析過濾效率和壓力損失。
• AddiDict：研究顆粒在多孔介質(zhì)中的平流和擴(kuò)散傳輸。
• SatuDict：分析多孔介質(zhì)內(nèi)的飽和度相關(guān)特性。
• PoroDict + MatDict：分析孔隙空間特性，并提供可視化功能。
• AcoustoDict：計(jì)算吸聲參數(shù)。
• 優(yōu)化與預(yù)測(cè)：
• 利用模擬結(jié)果優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，預(yù)測(cè)材料在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。

硬件配置要求

GeoDict的最大計(jì)算瓶頸通常出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

• 內(nèi)存消耗：處理大規(guī)模三維圖像數(shù)據(jù)和復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)存需求非常高。特別是對(duì)于高分辨率的CT掃描數(shù)據(jù)或非常精細(xì)的網(wǎng)格劃分，可能需要數(shù)百GB甚至TB級(jí)別的RAM。
• 計(jì)算時(shí)間：對(duì)于復(fù)雜的物理場(chǎng)模擬，尤其是涉及到非線性方程求解或多物理場(chǎng)耦合的情況，計(jì)算時(shí)間可能會(huì)非常長(zhǎng)。例如，流固耦合問題或者涉及長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)過程的模擬。
• 并行化效率：雖然 GeoDict 支持多核CPU并行計(jì)算，但在某些情況下，并行化的效率可能不如預(yù)期，導(dǎo)致計(jì)算資源未被充分利用。
• I/O操作：大量讀寫臨時(shí)文件和最終結(jié)果文件可能導(dǎo)致I/O瓶頸，特別是在使用傳統(tǒng)硬盤而非SSD的情況下。

最低系統(tǒng)要求：

• 處理器 (CPU)：多核處理器，建議使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU。
• 內(nèi)存 (RAM)：至少16GB，但為了執(zhí)行大型實(shí)驗(yàn)，如濾材壽命實(shí)驗(yàn)，可能需要更多的內(nèi)存（32GB或以上）。對(duì)于特別復(fù)雜的模型和大規(guī)模計(jì)算任務(wù)，推薦64GB或更多。
• 硬盤空間：GeoDict本身大約需要5GB的磁盤空間，但額外的空間是必要的，特別是用于存儲(chǔ)項(xiàng)目文件和臨時(shí)數(shù)據(jù)。建議使用快速的SSD以提高讀寫性能。
• 顯卡 (GPU)：雖然GeoDict主要依賴于CPU進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)于可視化部分，一個(gè)支持 DirectX 9.0和Shader Model 3.0以上的顯卡是有幫助的，尤其是帶有2GB或更大顯存的獨(dú)立顯卡可以提供更好的圖形性能。

推薦配置：

• 操作系統(tǒng)：Windows 10 64位或更新版本。
• 處理器 (CPU)：多核處理器，建議使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU或雙路或多路服務(wù)器級(jí)別的 CPU，例如 Intel Xeon 或 AMD EPYC，具有盡可能多的核心數(shù)和線程數(shù)，以便充分利用并行處理能力。
• 內(nèi)存 (RAM)：64GB 或更多，具體取決于計(jì)劃進(jìn)行的模擬規(guī)模。對(duì)于非常大的模型或復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，128GB或更多可能是必需的。
• 硬盤空間：大容量 SSD，確保有足夠的空間來存放大量數(shù)據(jù)文件，并且快速的讀寫速度有助于加速工作流程?？紤]使用RAID配置以增加存儲(chǔ)可靠性和性能。
• 顯卡 (GPU)：高性能獨(dú)立顯卡，如 NVIDIA Quadro 或 GeForce RTX 系列，帶有至少4GB顯存，以保證流暢的交互式三維可視化體驗(yàn)。
• 網(wǎng)絡(luò)連接：如果打算通過網(wǎng)絡(luò)共享文件或遠(yuǎn)程訪問，確保有穩(wěn)定的高速網(wǎng)絡(luò)連接。
• 電源供應(yīng)：穩(wěn)定且足夠強(qiáng)大的電源供應(yīng)，以支持所有組件的正常運(yùn)行。
• 散熱解決方案：有效的冷卻系統(tǒng)（如水冷或高效的空氣冷卻），以維持系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

工作站硬件配置推薦

GeoDict 軟件為材料科學(xué)家和工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，用于研究材料的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系。通過模擬和預(yù)測(cè)，可以優(yōu)化材料的設(shè)計(jì)，提高材料的性能,GeoDict 的計(jì)算效率依賴于合理的硬件配置與優(yōu)化的算法設(shè)置，針對(duì)具體需求（如微結(jié)構(gòu)尺寸、耦合計(jì)算的物理場(chǎng)數(shù)目）可進(jìn)一步調(diào)整硬件選擇和算法參數(shù)。您可能需要調(diào)整硬件配置以滿足更高的性能需求

我們專注于行業(yè)計(jì)算應(yīng)用，并擁有10年以上豐富經(jīng)驗(yàn)，