V&V 定义的正解:基于ASME指南的描述
2006年,ANSYS公司、MSC Software公司、其它CAE公司、各个工业领域的CAE专家和高校的学者与美国工程师协会ASME一起定稿了CAE仿真分析中模型验证和确认V&V的指南 ASME - "Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics"。
V&V是伴随着有限元程序及其它仿真工具一起出现的历史悠久的活动,有60年以上的历史。在编写有限元程序、验证程序是否正确的过程中,就始终贯穿着Verification和Validation的工作。
验证 Verification
验证Verification的定义是:确保计算模型能够准确代表数学方程及其解析解。所有的软件Software和程序Program在编写过程中,都会必然地进行Verification。
验证Verification包括两个方面:代码验证Code Verification和计算验证Calculation Verification。
- 代码验证Code Verification的定义是:1)确保没有编程错误;2)与控制方程的解析解相比,离散数值解足够准确。
- 计算验证Calculation Verification的定义是:确定特定计算的求解精度。
确认 Validation
确认Validation是指从模型预期用途的角度出发,确定计算模型准确表示真实物理世界的过程。确认的步骤之一是将计算模型预测结果与试验测试结果进行比较,从而评估模型准确度。所有的商业软件以及用户自己开发的程序,都会进行Validation。
V&V的工作,可以通过常规的人工比对结果,或者借助非常多的辅助工具比对结果。
国内把V&V宣传成一种最近十几年才出现的新概念、新理论和新技术,与ASME的V&V的定义和解释是完全不符。关于V&V的理论和技术的说法,源自国内有关人员对V&V没有真正理解,或者一些公司为了炒作V&V概念而杜撰出来的说法。
同时,国内把V&V宣传成模型修正,将V&V混淆为Model Updating。Verification和Validation在模型修正软件里面,是相关性分析Correlation,主要是在理论结果和试验测试结果之间做比对,是模型修正Model Updating(MU)的基础,但不是模型修正。
模型修正 Model Updating
模型修正Model Updating是在V&V之后,要做灵敏度分析、修正参数、减少仿真分析结果和真实结果之间的误差、最后分析模型满足精度要求。
从难度层级上区分,如果模型修正MU的难度最高10级,那么V&V处于3级左右。V&V只是比对结果和检查误差的一个过程,而不是修正模型和减少误差的过程。
* 本文档基于ASME指南原文及行业共识整理,完整引用请参阅 "Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics" (ASME, 2006)。