心情日记

强的前处理功能：

1. 增加了视图操作的快捷键：

Shift f – 全屏

Shift h – 隐藏显示

Shift s –光照

Shift w – 线框模式

Shift c – 填充色模式

Shift p – 零件层开?关

2. 增加对负视图的支持：

Shift X-Y图标 – X-Y视图负方向

Shift X-Z视图图标 – X-Z视图负方向

Shift Y-Z视图图标 – Y-Z视图负方向

Shift 等轴视图 – 等轴视图负方向

3. 拉延筋的显示与否由锁定的零件层开关状态决定。

4. 修改视图名称，与后处理一致：

俯视图 -> X-Y 视图

左视图 -> X-Z 视图

右视图 -> Y-Z 视图

5. 更新CAD Translator 到2.0版本。 CAD Translators 2.0 不再需要独立的

授权许可证。

6. 导入IGS 文件使用动态连接库。

7. 配置文件使用新的文件名：dynaform561.ini。

8. 在preprocess -> model repair 菜单下创建单元时，允许多次撤销操作。

9. 拉延筋以BEAM单元输出到NASTRAN文件并且可以从NASTRAN文件

恢复拉延筋设置。

10.使用默认模板创建d3plot 曲线。

11. 允许在屏幕上显示拉延筋的百分比。

12.增强了打印功能。

13.提供了对Solidworks和 Inventor 文件格式的支持。

14. 更改了特征线和点云显示模式的快捷键。使用Shift 鼠标键操作特征线显

示，使用 Alt 鼠标键操作点云显示。

增强设置模块：

1. 重力分析采用新的缺省参数，支持动力松弛法，动力隐式法和静力隐式

法。

2. 对于隐式分析，提供了修改接触参数IGAP 的 功 能（Define tools -> Define

contact -> Define contact parameters）。

3. 支持板坯的单面接触。

4. 改进了工具几何参照。

5. 更改了所有组合框的背景颜色。

6. 定义工具时，自动激活/不激活相应的工具参数，如工具位置和工具运动

方向。

7. 改进了工具定位功能。

8. 改进了 Auto Assign工具功能。

9. 改进了编辑SPC功能，如选择多个节点。

10. 改进了上一工步中保持工具位置的动画显示。Improve animation in

keeping position of tools in previous stage。

11.改进了工具显示功能（Tools -> Display）。

12. 增加了时间步长控制选项“Selective mass scaling”。

13.允许指定输出 ASCII 格式结果文件（(rcforce, rbdout, glstat, etc）。

14.增加了打开/关闭Job ID选项。

15.允许导入/导出*.csv格式的载荷曲线和应力应变曲线。

16.定义d3plot 输出间隔更加灵活方便。

17. 允许自定义工具运动控制和力控制以实现真实的工艺过程。

18.修正了关键词“DATABASE_RCFORC”错误，存取数据库等。

新增的后处理功能：

1. 增加了成形压力XY曲线绘制的快捷方式（行程 (mm) 与力(N)的关系）。

2. 增加了视图操作的快捷键：

Shift f – 全屏

Shift h – 隐藏显示

Shift s –光照

Shift w – 线框模式

Shift c – 填充色模式

Shift p – 零件层开?关

3. 增加对负视图的支持：

Shift X-Y图标 – X-Y视图负方向

Shift X-Z视图图标 – X-Z视图负方向

Shift Y-Z视图图标 – Y-Z视图负方向

Shift 等轴视图 – 等轴视图负方向

4. 导入/导出用户视图。

5. 导入/导出*.csv格式的载荷曲线和应力应变曲线。

6. 增强了变薄计算功能（增加了用原始厚度绘制总体变薄的选项）。

7. 导入/导出光照属性。

8. 导入/导出颜色条信息。

9. 改进了FLD 曲线格式。

10.改进了零件干涉检查功能。

11.改进了Tool wear功能。

12.增加了帧描述功能。

13.等值线云图中增加了弯曲应变分量。

14.改进了多工步结果的处理。

15.改进了等值线云图级数的控制。

16.增加了整个冲压过程中最大压力显示的功能。

17.增加了对FIC格式文件的支持。

18.修正了日文系统中字体显示的问题。

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Abaqus 在被Dassault Systemes（达索系统）收购两年后的今天，正式转变身份，将公司主营品牌完全转变成为新的Simulia，融入达索系统的整体产品线，成为其CAE 领域的基本推广品牌。本刊记者在今年Simular 的年会上对公司Abaqus 全球运营副总裁Scott A. Berkey 博士和其亚太区总经理简光圻博士、韩国区总经理Jun Park 先生和Simulia 中国区总经理于旭光女士进行了采访。

　　产品、品牌、公司

　　问：未来Abaqus 中国区的行政、职责划分将有何调整？

　　Berkey 博士答：现在Dassault Systemes 在对整条CAE 产品线的框架有了明确的定义。Abaqus的定位较收购时有所调整。目前最清楚的认识应该是Dassault Systemes是公司，Simulia是品牌，abaqus是：Dassault Systemes PLM体系的CAE领域中，品牌Simulia 下的一个产品。在中国区Abaqus 的办公室将整合到各地的Dassault Syste mes 办公驻地，这样也便于Simulia 团队和整个Dassault Systemes 的PLM 团队有更紧密的协作。

买不如租还是租不如买？

　　问：在美国很多用户是租用Abaqus软件的。这种形式在中国是否可行呢？

　　Berkey 博士答：没错，而且绝大多数都是租用的。美国的中小企业在使用Abaqus 软件时，有用时就付费租用，项目完了就不付费了，直到下次使用时再付费。这样用起来比较灵活。

　　简光圻博士答：其实，这是一个观念上的问题。中国的客户多数宁可花更高的价格买下软件，也不愿意用便宜的价格租用。因为他们认为软件也是资产，即使买了不用，它也是自己的财产。但如果客户选择租用，并到期不再续费，软件将随即失效。中国的客户会因此感到不适应。然而，在美国，使用Abaqus 做有限元分析的中小型企业都是采取租售的方式，这样既能解决手头的实际工程学分析问题，又不会在资金的投入上感到吃力。

　　于旭光博士答：目前Abaqus在中国也有租售案例，但只是个案。

　　Jun Park 先生答：在韩国，现在也都基本上是租用。

　　CAE 源于竞争

　　问：企业如何保证CAE 的计算结果是正确的呢？

　　Berkey博士答：使用CAE软件不等于摒弃对物理样机的测Dassault Systemes用Abaqus展开Simulia拼图试实验。通常，设计人员会首先在研发中积累一些实验数据，然后以这些数据为参考，用CAE 不断仿真测算，对设计数据进行必要的修正。最后还是要回到物理样机的测试。确保测试结果达到设计上的要求。

　　简博士答：其实虚拟仿真并不是必须的。，1965～1970 年，波音即使没有仿真校验工具，其研发的737 飞机还是一样上天。那我们为什么需要CAE，我认为是源于竞争。波音有空客这个竞争对手，在其他制造领域，竞争也是无处不在。为了比竞争对手更早的推出新品，就要缩短产品的研发周期。以汽车为例，原来的5年开发时间被缩短成1年，过去要求建立20个实物原型，现在要求只建一个实物原型，省下的19 个都是CAE虚拟仿真出来的。这就是CAE的作用：提高设计的准确度和精度，并大幅度地提高产品开发效率。CAE的发展是工程学技术进步和商业运作要求的共同产物。

　　仿真需有实验数据的基础支撑

　　问：韩国汽车业大量采用Abaqus 及其他CAE 软件加速研发。作为Abaqus韩国区的总经理，Jun Park先生对韩国汽车业有深入的了解。请您从您的角度给中国的汽车研发提点建议吧。

　　Jun Park 答：中国汽车制造技术今年发展很快，我想，中国汽车企业向韩国业界发起竞争挑战的时间虽然不是马上，但也将为期不远了。到时，中国的汽车生产企业将有足够的能力和实力与韩国汽车企业展开直接的竞争。如果要说给中国汽车研发界何许建议，我个人认为：对CAE工具使用的认识上，一定不要放弃原有实体模型的测试实验。尤其对原始材料的分析测试会比对整车的测试更具基础性，更重要些。在进行整车仿真测试之前，我们应该对各个部件。各种不同的材料积累出足够多的物理实验测试数据库，尤其是在高温条件下的测试数据。这样做仿真测试的时候才会得心应手。各种分析结果都会有参考的基准。否则，计算出来的数据没有足够的参照，效果难免会打折扣。

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CAE 系统由硬件系统和软件系统两部分构成：

硬件系统：普通PC、个人工作站、计算服务器、超级计算机等；

软件系统：

一般来说，CAE软件系统是由3部分构成的：即分别由前处理部分，后处理部分，以及求解器部分所组成。

前处理：生成分析所需要的几何形状，设置材料及载荷条件，边界条件等，并生成计算文件供求解器使用。

求解器：把前处理生成的计算文件进行计算，此阶段基本不需要人工参与，由计算机自动运行，计算时间跟计算规模和硬件系统有关。

后处理：显示求解器的计算结果，并导入或导出相关的数据。

CAE软件分类：

CAE按照不同的分类方式，可以有多种分类，下面重点介绍以下几类：

按照软件系统构成分类：

市场上销售的CAE软件中，具有以下3种类型：

1：具有前后处理两方面功能的专用软件；（Patran、Marc. Mentent、HyperWorks等）

2：只具备求解功能的软件；（Marc、Ls-Dyna、Nastran等）

3：前后处理和求解器连为一体的软件。（Deform、Cosmos、Abaqus、Ansys等）

按照软件的求解范围分类：

CAE软件按照求解范围可以分为两类，一类是大型通用有限元软件，另一类是专用有限元软件。

A:大型通用结构有限元软件：

Nastran、Ansys、MARC、LS-DYNA、NX-Nastran(UGS)、cosmos（Solidworks）等。

B:某个领域的专用有限元程序：

PAM-STAMP（冲压）、Deform（锻压、挤压）、Simufact.Forming（锻压、挤压）、Dynaform（冲压）、MoldFlow（模流分析）等等

现在大型软件公司如Ansys，Hyperworks等可以给多个求解器做前后处理，如HW可以支持十几个求解器（NASTRAN ,ANSYS.LS-DYNA ABAQUS MARC DEFORM MOLDFLOW等等，从通用有限元到专用的都支持；MSC公司的MD NASTRAN，更是将多个求解器联合在一起进行多学科求解。

目前CAE软件的发展趋势是：大的越来越大，越来越综合，能够几乎求解所有学科的问题；小的越来越专，更易用，更人性化，前后处理也更简单。所以在求解问题时，要适当的选择工具。

记得以前跟一个西安的网友聊天时，她要求解一个冲压问题，竟然跟我说，她也是从事CAE行业多年，算是老手了，知道那些软件的优劣点，所以她要用Ansys做前处理（理由是“因为Ansys的前处理是最好的！”）用LS-DYNA做求解器（理由是LS-Dyna是最好的），用ABAQUS做后处理（理由是，ABAQUS的后处理是最好的！），我当时说你说的方案几乎是不可行的，不是不能做，理论是可以做的，ANSYS/LS-DYNA可以一起求解的，但ABAQUS能不能支持LS-DYAN的求解文件还是一个很大的问题，而且要学3个软件，ANSYS前处理时要进行N个参数的设置，稍有差错，就得不到正确的结果。比起DYNAFORM(LS-DYNA）在处理冲压问题时，效率、精确度、方便性根本就没法比，因为DYNAFORM内置了上百的参数，为冲压设置的专业的前后处理，用户几乎不需要进行专业的调整即可得到很好的结果（这个就是专用软件的优势）。况且还有Autoform. PAM-STAMP等很多专业的冲压软件都可以方便的解决类似的问题。

最后总结一下就是，对于冲压问题，ANSYS不一定是最好的前处理，ABAQUS也不一定是最好的后处理，任何东西都有优势和局限性，而软件在使用过程中，也没有那个是最好的，只有最合适的，最符合实际的，不能盲目的从书上看，或者宣传中，人云亦云。

阿毅

2008-06-29

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2007中国ANSYS-CFD年会刚刚在厦门成功召开，请您先谈谈这一年来中国CFD领域的发展情况，再介绍一下中国ANSYS取得的一些成就。

蒋辉国：中国CFD领域的发展可以从几个方面来说：首先从CFD软件厂商来讲，FLUENT（ANSYS）的市场占有率遥遥领先于其他厂商，目前这个趋势没有任何变化。ANSYS公司收购FLUENT后，ANSYS拥有FLUENT和CFX及ICEM－CFD等优秀CFD分析及前处理软件，使得ANSYS公司成为世界最大的CFD软件开发商和服务商，这是自2006年来的一个新变化；两个著名CFD软件合并到一家公司后，优势可以互补，开发效率更高，技术更全面，此外，ANSYS公司可以实现真正意思上的多物理场耦合分析，这些都将给客户将带来显著的好处；第二，从用户角度来讲，过去主要是在国有大型企业，比如航空航天、军工企业应用比较多，现在民营企业应用CAE的势头发展很快，从我跟他们的交流中了解到，很多民营企业越来越多的参与到国际竞争中，必须从以往的单纯模仿转向自主研发、自主设计。而搞设计光靠试验或模仿是行不通的，必然要有所创新，这就需要一个对创意的验证过程。应用CFD软件可以做

大量虚拟试验，在此基础上再结合少量的实际试验，可以加快开发进程、降低开发成本、提高企业的创新力和竞争力。另外一些高科技跨国企业也逐渐将研发机构转移到中国，CFD软件在这类客户中有了快速的增长，当然，这也从一个侧面反映了中国的技术发展在世界上是相当快的。第三，从行业角度来看，节能环保不再是简单的口号，很多厂家也在致力于环保装置的研发工作。比如燃煤企业需要的脱硫脱硝装置，这些装置的设计就要用到CFD软件进行充分的模拟分析，包括气体流动过程、物质混合过程等。通过模拟试验可以研究装置怎样设计最合理、效率最高。另外，CFD软件在节能设备和石油化工领域的应用也越来越多。另一方面Fluent开发的用于高分子材料加工工艺研究的Polyflow软件应用也在国内发展很快。

就我们公司来说，这几年业务发展迅速，营业额以50%的速度增长，客户对我们服务质量评价很高，同时也给予了我们更高的期望和信任。

有专业人士表示，虚拟仿真很重要，但应该建立在有足够物理试验数据基础之上。如果没有足够参照数据，虚拟仿真的结果就没有得到确认的基石——仿真和试验缺一不可。听说本土汽车工业也在搞风洞试验室。您是否认同这种思维？

蒋辉国：我们一贯认为，试验对于检验设计的合理性或者开发产品是非常重要的，仿真分析可以很大程度上替代试验，它的价值体现在三个方面。一是CAE在速度上比试验快很多。试验涉及到模型的设计、模型的制造以及试验平台的建设，试验数据的采集、分析、误差的剔除等一系列问题涉及到一个复杂艰辛的过程。另外，还要投入大量资金用于试验设备的更新和维护；而一个好的CAE软件，可以利用计算机进行反复试验，不仅速度快，还能够节约资金。

第二，有些试验的条件难以达到，依靠软件技术却可以模拟出来。比如破坏性试验，像载人飞船试验，这是绝对谨慎的一件事。如果事前的理论分析完备，发送飞船的次数可以大大减少，也可以避免对人的伤害，同时也节省高额费用；还有一些极端环境下的试验，比如极端高温环境，或者非常长的时效试验，仿真分析就可以弥补试验的不足。

第三点，通过仿真分析我们可以看到物理问题的全貌，试验则不然。比如试验可以测一些点的物理参数，但两点之间的曲线或曲面存在多种变化可能，逐点测量是试验做不到的。仿真的优势在于能够掌握曲线和曲面上每个点的情况，可以了解问题的全貌。从这个角度上讲，试验是有局限性的。然而试验同样非常重要，试验结果可以用来校正软件分析的部分参数，选择物理模拟模型，消除误差等，这样可以得到更加精确全面的结果，两者相辅相成，但还是要以试验做最终验证。

总之，仿真可以减少试验的时间和次数，还可以得到试验结果的全貌，但最终还要由试验来印证仿真软件的分析结果是否正确。因此。目前试验仍是不可替代的。随着计算机技术的不断完善，模拟仿真软件发挥作用的空间会越来越大。例如，宝马索伯车原本要建一个更大的风洞试验室，后来经过考虑，将FLUENT软件构架在超级计算机上，可以运行10亿个网格，这样某种意义上可以代替风洞试验，他们后来就放弃建设第二个风洞的计划了。

FLUENT作为一个高端的CFD软件，您认为在中国推广的最大挑战在哪里？

蒋辉国：我认为主要还是一些潜在客户的意识问题。首先，有一部分高层管理人员对软件的重视程度没有硬件那么重视。他们舍得投资买试验设备，但如果花几百万买软件，觉得不值得。第二方面，人们的知识产权保护意识不强。有一些工程师观念上能够接受仿真软件，但是在管理层不太支持的情况下，就私自用盗版软件搞研究。我们的一个民营企业的用户就是这种情况。起初他们根本不重视运用仿真技术，工程人员自己运用盗

版软件进行产品分析，两三年之后发现，在仿真软件的帮助下，他们把原来认为最好产品的性能也提高了。这样，管理层看到软件可能带来的收益决定购买正版软件。在华推广CFD软件的另一个瓶颈是中国高层次的CFD人才还比较缺乏。现在大量软件分析人员都是通过在校学习获得相关知识，实际经验相当贫乏，高校的老教授流体力学理论知识丰富，实际工程经验却不足。既研究过流体力学、又有实践经验的专业CFD工程师满足不了CFD应用发展的需求。这也影响了仿真软件应用和普及。

刚才提到国内CFD领域的人才缺乏，目前我们是否开展了与院校的合作，软件工具书翻译、撰写，专业人才的培训等领域的相关工作？

蒋辉国：最近我们正在和出版社合作一本《FLUENT大攻略》，会全面讲解FLUENT所有软件、包括最新版本软件的应用方法。与之前出版的两本工具书不同的是，这本书得到了ANSYS中国公司的大力支持和质量把关，其中涉及的软件版本都是最新的。这本书将给广大FLUENT用户提供非常大的帮助。这本书将在2008年8月面世，将会作为面向中国大陆用户的培训资料，也可以作为高校的教材。相信这本书的出版能够使FLUENT软件的到更多普及。

作为

CFD领域软件供应商的领导型企业，FLUENT在2006年初被收购后面临着整合。而经过一两年时间的整合，改变后的ANSYS-FLUENT是否已经能以一种不同的面貌，继续引领着CFD技术的不断前进？而未来飞昂软件在职能调整后能否保持自己在中国CFD领域的投入力度？

蒋辉国：收购后第四个月，即2006年9月份ANSYS总公司就正式宣布飞昂软件技术（上海）有限公司作为ANSYS中国唯一子公司，全权负责组织、支持、协调和管理ANSYS公司在中国的直销、分销和代理等各种销售和技术资源，从而为大中国区的用户提供更周到的技术支持、咨询及业务运作服务。不管是我们直销的ANSYS CFD产品，还是一部分目前由代理商销售的ANSYS的结构产品，我们都会把ANSYS相关产品的最新发展及策略等准确及时的传达给中国用户，解答客户关于产品性能、版权合法性、以及（必要时）软件价格等方面的疑问，接受客户关于代理商及本公司服务质量等方面的建议和投诉，收集客户对我们产品的反馈意见，从而使中国客户更有效、更合理、更舒心地应用ANSYS各种软件。

我们作为ANSYS在中国的分公司可以利用全球的服务网络，会经常邀请国外专家来中国培训我们的工程技术人员并帮助解答用户的问题，从而进一步加强ANSYS总公司与中国用户之间的沟通。

公司在打击盗版软件方面有什么措施吗？

蒋辉国：打击盗版也是公司的主要职责之一。对盗版软件用户，我们主要以服务引导为主，ANSYS软件的应用层次是比较髙端的，用户使用ANSYS软件的同时，必定要依赖我们的服务，如果使用盗版软件，就得不到技术服务。第一，仿真软件的分析结果不像一般的画图软件直观可见，只有通过专家提导，才能得到正确输出。第二，使用盗版软件者往往自己盲目摸索，不能发挥软件的最大效用。而且，摸索过程中可能误用物理模型，造成分析结果根本不对。我们的软件包含了很多细致的物理问题，比如雾化模型、燃烧模型、多相流模型、相变模型等，不同模型的选择，普通产品设计人员是很难清楚的，只有通过正规培训或者咨询我们的技术人员，才能选对模型，计算出正确的结果。这是客户得到的最大的收益——钱不光花在买软件上，还花在培养自己的能力方面。否则，浪费的时间和耽误的工期可能远比购买正版软件成本高。更不用说法律责任了。所以，我们认为购买正版软件应成为一种自觉行为。

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有限单元法(finite element method,FEM)：属于力学分析中的数值法，起源于航空工程中的矩阵分析，它是把一个连续的介质(或构件)看成是由有限数目的单元组成的集合体，在各单元内假定具有一定的理想化的位移和应力分布模式，各单元间通过节点相连接，并藉以实现应力的传递，各单元之间的交接面要求位移协调，通过力的平衡条件，建立一套线性方程组，求解这些方程组，便可得到各单元和结点的位移、应力。简言之，就是化整为零分析，积零为整研究。　　

　　FEM的解题思路可简述为：从结构的位移出发，通过寻找位移和应变， 应变与应力，应力与内力，内力与外力的关系，建立相应的方程组，从而由已知的外力求出结构的内应力和位移。有限元分析过程由其基本代数方程组成：[K] {V}={Q}，[K]为整个结构的刚变矩阵，{V}为未知位移量，{Q}为载荷向量。 这些量是不确定的，依靠所需解决的问题进行定量描述。上述结构方程是通过应用边界条件，将结构离散化成小单元，从综合平衡方程中获得。FEM是通过单元划分， 在某种程度上模拟真实结构，并由数字对结构诸方面(如载荷，几何形状，材料力学性能， 边界条件和界面条件)进行描述。其描述的准确性依赖于单元细划的程度(几何相似性)，载荷的真实性，材料力学参数的可信度，边界条件处理的正确程度(力学相似性)。FEM分析结构受力状态可用力法或位移法表示。

　　有限元的具体分析步骤为：

①连续体的离散化；②选择单元位移函数；③建立单元刚度矩阵；④求解代数方程组，得到所有节点位移分量；⑤由节点位移求出内力或应力。由于计算复杂，运算工作量大，往往要通过高性能电子计算机才能完成，当前已有多种成熟的有限元法电算程序。

　　使用有限元计算分析方法较其他传统的实验应力分析方法有明显的优越性，其优点在于：

①有限元法能够给出所需要的模型任意部位的应力和位移状态；②不仅能给出数据结果，还能由计算机自动给出立体图象；③一旦生物医学模型被转化为数学力学模型，就可反复使用同一模型进行各种加载荷状况的计算，保证了模型的完全相似；④同一种计算机程序，还可以用来对多种不同模型进行计算分析；⑤由于使用了计算手段，使大量的数据处理变得较为容易，不管研究对象的几何形状、材料性质、支持条件和加载荷方式多么复杂，都能进行分析，能迅速得出结果。为了验证其分析结果是否正确，有时需要用实验应力分析法如光弹法做抽样实验分析，或用已知的基础知识或临床知识加以验证、判断，得到客观依据，去伪存真，总结出符合实际的规律性，则更具有科学性和可信性。

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计算机辅助工程的特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简单化，使

复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。

在影响计算机辅助工程技术发展的诸多因素中，人才、计算机硬件和分析软件是三个最主要的方面。现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了良好的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发和推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同时在分析软件的开发和应用方面也达到了较高水平。

美国于1998年成立了工程计算机模拟和仿真学会(Computer&nbspModeling&nbspand& nbspSimulation&nbspin&nbspEngineering)，其它国家也成立了类似的学术组织。各国都在投入大量的人力和物力，加快人才的培养。正是各行业中大批掌握CAE技术的科技队伍推动了CAE技术的研究和工业化应用，CAE技术在国外已经广泛应用于不同领域的科学研究，并普遍应用于实际工程问题，在解决许多复杂的工程分析方面发挥了重要作用。

国外对CAE技术的开发和应用真正得到高速的发展和普遍应用则是近年来的事。这一方面主要得益于计算机在高速化和小型化方面取得的成就，另一方面则有赖于通用分析软件的推出和完善。早期的CAE分析软件一般都是基于大型计算机和工作站开发的，近年来PC机性能的提高，使采用PC机进行分析成为可能，促使许多CAE软件被移植到PC机上应用。这显然对CAE技术的推广应用极为有利。

衡量CAE技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。目前，一些发达国家在这方面已达到了较高的水平，仅以有限元分析软件为例，国际上不少先进的大型通用有限元计算分析软件的开发已达到较成熟的阶段并已商品化，如ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等。这些软件具有良好的前后处理界面，静态和动态过程分析以及线性和非线性分析等多种强大的功能，都通过了各种不同行业的大量实际算例的反复验证，其解决复杂问题的能力和效率，已得到学术界和工程界的公认。在北美、欧洲和亚洲一些国家的机械、化工、土木、水利、材料、航空、船舶、冶金、汽车、电气工业设计等许多领域中得到了广泛的应用。

就CAE技术的工业化应用而言，西方发达国家目前已经达到了实用化阶段。通过CAE与CAD、CAM等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性、复杂性、可靠性、经济性等做出迅速反应，增强了企业的市场竞争能力。在许多行业中，计算机辅助分析已经作为产品设计与制造流程中不可逾越的一种强制性的工艺规范加以实施。如，以国外某大汽车公司为例，绝大多数的汽车零部件设计都必须经过多方面的计算机仿真分析，否则根本通不过设计审查，更谈不上试制和投入生产。计算机数值模拟现在已不仅仅作为科学研究的一种手段，在生产实践中也已作为必备工具普遍应用。

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1.始终注意保持使用一致的单位制；

2求解前运行allsel命令

求解前运行allsel命令。要不然，某些已经划分网格的实体而没有被选择，那么加在实体模型上加的荷载可能会没有传到nodes or elements上去；

3网格划分问题

牢记《建模与分网指南》上有关建模的忠告。网格划分影响模型是否可用，网格划分影响计算结果的可接受程度；

自适应网格划分(ADAPT)前必须查自适应网格划分可用单元，在ansys中能够自适应网格划分的单元是有限的。

网格划分完成后，必须检查网格质量！权衡计算时间和计算精度的可接受程度，必要时应该refine网格

4 实体建模布尔运算

应用实体建模以及布尔运算（加、减、贴、交）的优势解决建立复杂模型时的困难；但是，没有把握时布尔运算将难以保证成功！

5 计算结果的可信度

一般来说，复杂有限元计算必须通过多人，多次，多种通用有限元软件计算核对，互相检验，相互一致时才有比较可靠的计算结果。协同工作时必须对自己输入数据高度负责，并且小组成员之间保持良好的沟通；有限元分析不是搞什么“英雄主义”，而需要多方面的质量保证措施。

6了解最终所需要的成果

建立模型之前，应该充分了解最终要求提交什么样式的成果，这样能形成良好的网格，早期良好的建模规划对于后期成果整理有很大的帮助；

7 撰写分析文档

文档与分析过程力求保持同步，有利于小组成员之间的沟通和模型的检验和查证；

8 熟悉命令

对没有把握的命令应该先用简单模型熟悉之，千万不能抱有“撞大运”的想法；

9 多种单元共节点

不同单元使用共同节点时注意不同单元节点自由度匹配问题导致计算结果的正确与否(《建模与分网指南》P 8 )

三维梁单元和壳单元的节点自由度数一致，但是应该注意到三维梁单元的转动自由度和 壳单元的转动自由度的含义不一样。壳的ROTZ不是真实的自由度,它与平面内旋转刚度相联系，在局部坐标中壳的单元刚度矩阵ROTZ对应的项为零，对此不能将梁与壳单元仅仅有一个节点相连，例外的是当shell43 or shell63(两者都有keyopt(3)=2)的Allman旋转刚度被激活时。

Solid65 单元和 shell63 单元相连，相应平动自由度的节点力会传到实体块单元上，但是shell63单元的转动自由度的节点唯一则不会传到相连的 solid65单元上。

10 查找文献资料确定混凝土的材料参数输入（ Tb, concr, , , ）

11 预测内存和磁盘空间

大型复杂模型（例如10万个节点，非线性问题，多工况问题，1000步以上的瞬态分析等等）求解之前预测求解所需要的求解时间、内存和磁盘空间，使分析尽在掌握之中；

12 收敛问题

影响收敛（不收敛，或者收敛缓慢）的原因很多，《非线性分析指南》一书上有很多关于避免发生收敛问题的建议；

对于以下参数，可以试一试这些参数对收敛速度以及结果精度的影响

neqit = 6～25?

加载荷载步大小 = ？

接触单元的实常数 = ？ 例如接触刚度的大小取值必须权衡计算结果精度（穿透大小）和收敛问题（ 收敛时间 ）两者的可接受程度，需要经验值或者试算；

13 启动重分析

14 两个相贯的薄壁圆筒建模，壳单元没有公共节点

Element Connectivity Error, 8-Node Curved Shell Elements

In this image, the red stiffener was intended to be welded to the purple pipe. Note that the elements of the red stiffener do not match up with those on the pipe. There is no connection, and the meshing was done independently. This is due to a geometric modeling error by the user (me). There are superimposed curved lines where the interface is located. There should have been a shared line for the connection to have worked. I found this only because of careful examination of the model — I had already run a stress analysis.

What to do about these error concerns? Read and think. Share and listen to ideas and concerns with others. Review your own work, and the work of your co-workers. (Recently an experienced co-worker who does not even do FEA work asked me if I had eliminated the added mass of water in pipes when evaluating shipping loads on a product. I hadn’t. Eliminating the added mass got rid of a high-stress problem. These errors are very easy to make.) Be friendly. Communicate with other departments. Have a check list and design reviews. Never use FEA blindly, or believe the results of an analysis without some critical review. Accept a critical review without taking it personally. Develop a good understanding of the intent of the design codes that regulate your work. Consult an expert when it is appropriate. Pay attention to the ethics and standards of your professional association. Choose your employer wisely. (Some of these things you were supposed to have learned in Kindergarten, but life isn’t always that simple.)

解决方法：通过volumn建模形成相贯线，该方法建模使面相交处共线，xmesh后有公共nodes

15 选择集的应用

为了利用选择集cm / xsel的强大功能，可以合理定义线，面的实常数real属性，为了选择操作方便而赋予更多的单元实常数号，材料号

18 UPGEOM 和 MPCHG 的应用

! UPGEOM更新几何形状

!a.rst为计算结果文件名，最后一个为目录

!这两个参数应根据你的计算情况定

UPGEOM,1,LAST,LAST,NEW,rst,F:\729\

! MPCHG弹性模量恢复为真值

esel,s,mat,,3

mpchg,4,all

• You might be tempted to try to deactivate or reactivate elements by changing their material properties [ MPCHG ] ( Main Menu>Preprocessor>Material Props>Change Mat Num ).

However, you must proceed cautiously if you attempt such a procedure. The safeguards and restrictions that affect "killed" elements will not apply to elements that have their material properties changed in SOLUTION. (Element forces will not be automatically zeroed out;nor will strains, mass, specific heat, etc.) Many problems could result from careless use of MPCHG . For instance, if you reduce an element’s stiffness to almost zero, but retain its mass, it could result in a singularity if subjected to acceleration or inertial effects.

One application of MPCHG would be in modeling construction sequences in which the strain history of a "born" element is maintained. Using MPCHG in such cases will enable you to capture the initial strain experienced by elements as they are fitted into the displaced nodal configuration

19 Ansys 中的坐标系统，使用各种坐标系时应该明白在各处理器中输入输出会受到那些坐标系的影响

整体和局部坐标系CSYS—用于定位几何形状参数的空间位置

显示坐标系DSYS—用于几何形状参数的列表和显示

节点坐标系—定义节点自由度方向和节点结果数据的方法。输入数据时受到节点坐标系影响的有：约束自由度（方程），力，主(从)自由度；在/POST26中在节点坐标系下输出文件和显示的数据结果有：自由度解，节点荷载，反作用荷载；

Forces are defined in the nodal coordinate system. The positive directions of structural forces and moments are along and about the positive nodal axis directions. The node and the degree of freedom label corresponding to the force must be selected [ NSEL , DOFSEL ].

单元坐标系—每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于确定材料特性主轴，加面压力和和单元结果数据（如应力和应变）的输出方向；ANSYS规定了单元坐标系的缺省方向；许多单元都有keyopts可用于修改单元坐标系的缺省方向；对于面和体单元而言，可以用ESYS命令将单元坐标系的方向调整到已定义的局部坐标系；

结果坐标系RSYS—用来列表、显示或者在/POST1中将节点和单元结果转换到特定的坐标系中。在/POST1中结果数据换算到结果坐标系(RSYS)下记录。定义路径时，可以用系列命令*GET, ACTSYS, ACTIVE,CSYS $ RSYS, ACTSYS使结果坐标系与激活的坐标系（用于定义路径）相匹配

求解坐标系—大多数模型叠加技术（PSD,CQC,SRSS）是在求解坐标系中进行的，使用RSYS,SOLU命令来避免在结果坐标系中发生变换，使结果数据保持在求解坐标系中。

20 Ansys 5.7通过函数定义边界条件

利用函数可以很简单方便地定义复杂边界条件和载荷（将边界条件当作函数处理（即方程））。该特性是5.6 中介绍的表格化边界条件的扩展功能。用户可以创建大量函数并存储起来，以便于将来使用。

5.6的表格化边界条件(Tabular boundary conditions)

Tabular boundary conditions ( VALUE = % tabname %) are available only for structural (UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ) and temperature degree of freedom (TEMP) labels and are valid only in static ( ANTYPE ,STATIC) and full transient ( ANTYPE ,TRANS) analyses.

滞回曲线——位移加载

*DIM,dis,TABLE,9,1,,TIME, ,

DIS(1,0) = 0,1,2,3,4,5,6,7,8

DIS(1,1) = 0,3,0,-3,0,4,0,-4,0

D,22, , %DIS% , , , ,UZ, , , , ,

ansys 5.6 help files——- 2.6.3. Applying Loads Using TABLE Type Array Parameters

优点：

?? 将复杂载荷和边界条件定义成基本变量和因变量的连续或非连续方程。

?? 提供创建和运用函数的极易操作的GUI 界面。

应用 ：

?? 该特性适用于所有ANSYS家族产品。

?? 该特性适用于ANSYS程序的所有过程，支持TIME, TEMP, X, Y, Z, VELOCITY和PRESSURE等基本变量。

21 automatic time stepping

For nonlinear problems, automatic time stepping determines the amount of load increment between substeps

原贴地址：http://forums.caenet.cn/showtopic-22266.aspx

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国家统计局日前发布的数据显示，2007年上半年我国制造业以及服务业的增速均在10.5%以上，我国企业在科技创新及技术研发领域的投资正在稳步上升。中国科学院钟万勰院士表示，软件产业是最能全面体现理论 创新能力和科技成果水平的载体，CAE软件的模拟仿真分析能力不仅是企业进行创新设计的重要工具，而且也已成为与理论研究和物理实验同等重要的研究手段，CAE技术对于我国从制造业大国向制造业强国转变具有重要意义。多年以来，我国许多关键行业都遭到了国外的技术封锁。“像在航空领域，有一些CAE软件，我们尚未提出买源码，而只是希望把软件买过来装在我们的曙光服务器上，与机器一起销售，外国公司都不同意，做软件代理也不行，他要垄断整个行业。我们不能对购买国外的核心技术抱有不切实际的幻想”。

据2007中国（上海）国际仿真工业展览会最新公布的《中国仿真产业发展现状和机遇》表明，80%以上的受调查的从事仿真技术企业认为有必要继续增加技术研发及创新投入，并对未来中国仿真市场容量扩大抱有信心，普遍认为市场潜力开发是中国目前仿真市场遇到的最大困难。

钟万勰院士指出，建立满足国家战略需求、符合市场经济规律的CAE产业实体，走以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的自主创新之路，培育自主品牌并在市场上占有一席之地是发展我国CAE软件产业的唯一出路，参与国际竞争的关键。

2007年6月，国际著名投资集团AIG向中国最大的CAE技术和服务提供商安世亚太投资1500万美金，这是中国CAE行业首家获得风险投资，该笔资金将用于促进安世亚太的运营管理及产品研发，并助其巩固在中国CAE市场上的领先地位。与此同时，随着公众对安世亚太的关注，CAE产业也渐渐从幕后走向台前，掀起高潮。

CAE技术在制造业几乎已成为所有工业领域必备的创新技术手段。随着数值模拟、计算方法、计算机速度等领域的进步，发展CAE软件产业也成为我国工程科学的战略目标。国家自然科学基金委的报告指出：“与国际计算力学软件相比，我国计算力学软件的发展规模及水平仍然有很大的差距，在整体功能与性能上还无法与国外同类产品竞争”。

在美国，CAE系统更是被定位为“优先发展的服务于国家利益的关键技术”。美国虽已遥遥领先，但却仍认为“目前只有很小一部分有潜力的计算科学领域被实现，影响了美国在科学和工程技术中的卓越地位”，并强调“为使国家在今后保持竞争力的领导地位、发展计算科学是必需的”。美国政府非常重视CAE技术的前沿研究课题，从20世纪60年代初开始在NASA的宇航计划中就要求利用计算机进行仿真分析，之后更是若干次将“计算机仿真与建模”列为优先发展的“服务于国家利益的关键技术”。

发展CAE产业同样契合国家未来发展战略，国家“十一五”规划明确指出：要发挥制造业对经济发展的重要支撑作用。显然，CAE在制造业和国民经济各领域中的广泛应用，使其成为提升企业自主创新能力和国际竞争力的关键技术，对我国正在构建的以企业为主体的国家创新体系具有十分重要的战略意义。

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在产品设计过程中能够充分考虑到多种因素，可以使设计出的产品更加可靠和具有市场竞争力。但是在传统的机械结构设计中，工程师所依靠的常常是设计规范和设计经验。对于常见结构，传统的设计可以保证结构的安全性，不能保证设计的最优性，不利于结构设计的经济性。对于复杂的结构，这样的设计甚至连使用的可靠性都无法合理的考虑。在这样的背景下，计算机辅助分析开始在机械结构设计中发挥出越来越重要的作用。作为现代数值模拟方法在工程领域的应用，计算机辅助分析可以在设计阶段对结构进行校核、优化，使工程师在产品未生产之前就对设计的经济性、安全性有所认识。

在各种CAE的工具中，有限元方法是相对较为成熟的，也是在工业领域应用最广的。在有限元天地中，将介绍有限元分析的相关理论和学习有限元程序的经验。由于本人专业所限，有限元分析天地中所指分析将特指结构分析。

在本文中我将谈谈如何成为一个合格的有限元分析工程师。作为一个合格的有限元分析工程师，至少应该具备以下三个方面的技能和经验：

1.坚实的理论基础，包括力学理论（对于结构有限元分析工程师）和有限元理论

2.必要的程序使用经验，对常用的商业有限元分析程序能够熟练应用

3.工程实践的经验，对于不同的工程问题能够准确的做出判断和确定分析方案

在这三个方面中，比较容易解决的是程序使用，通常盗版软件和程序教程是很容易获得的，一般通过一些练习题就可以很快掌握程序的使用。所以，有很多初学者在用几个练习题熟悉了一个或几个程序以后就以为自己可以做一个分析工程师了，这是极端错误的。

练习题与工程分析的差别在于，在做练习题的时候，拿到手边的已经是简化好的模型了，结构已经简化好了，分析类型已经设定，边界条件和载荷条件已经确定，计算完成后，能够看到和教材上一致的结果就算是完成了。在这个过程中，学习者只学到了程序如何使用，这个过程，不用说大学生，高中生都可以完成。

在做工程分析的时候，情况就完全不同了，没有人给你指定模型的简化、分析类型，边界条件，在计算完成后，还需要对结果进行分析和评价。在这个过程中，程序的使用变成了整个分析过程中的技术性最低的一个环节。一个完整的工程分析的流程是怎样的呢？

首先是问题的提出，在工业实践中，提出问题的部门通常是设计部门或生产部门，设计部门会提出要求对某一设计进行某一方面的验证或优化，生产部门会提出对在产品生产或使用过程中出现的缺陷或问题进行分析和解决。通常情况下，由于分工的不同，设计或生产的工程师对于有限元分析是没有经验的，他们提出的问题是模糊的，例如说，设计工程师会问，在某种情况下，我的设计安全吗？生产工程师会问，为什么这个产品会坏呢？

然后是问题的分析，这个过程是需要结构分析工程师与设计工程师或生产工程师共同完成的。接到设计工程师和生产工程师提出的问题时，先对问题做一个初步的判断，是什么样类型的问题，然后对问题进行调查，作出是否需要进行下一步的有限元分析。

接下来，如果决定要进行有限元分析，就需要更仔细的分析了，需要决定以下几个问题：分析目的和分析规模，结构简化与计算规模，边界条件和载荷条件，建立模型的方式，计算结果的分析方法。等这几个问题决定后，就可以开始计算了。

在计算结束以后，就需要对结果进行可信度的评价，即要确定计算结果是所设定问题的正确模拟，获得了和实际问题足够近似的结果。在此基础上，才能按照预先定好的结果分析方法对结果进行分析。根据分析的结论，才最终向设计和生产部门提供可靠的建议和意见。

上面是粗略的介绍了工程有限元结构分析的一个基本的流程。从这个流程中，利用程序处理一个设定好的问题只是其中的一个步骤。那么在这个流程对前面提到的三个方面的技能和经验是如何体现出来的？在整个流程中应该注意一些什么关键问题呢？

工程有限元（结构）分析的基本流程：

对问题进行初步分析（决定是否进行有限元分析）->详细分析（对分析进行计划）-> 进行有限元分析-> 结果分析->问题解决

在接到设计部门和生产部门提出的问题时，工程判断（engineering judgment）非常重要，要了解问题的状况，提出问题的目的，根据工程经验做出初步判断。并非所有接到的问题都是需要进一步分析的，有限元分析也不一定是解决问题的最佳手段。在工程中，能够用最少成本和最短时间解决问题的手段才是最佳的。要做出正确的初步判断，需要有通过解决大量工程问题积累的经验，需要对常见问题的理论有清晰的解决思路，需要对有限元方法的能力和局限有清楚的认识，同时对于可能进行的有限元分析需要的时间和人力有准确的判断。这个过程中要充分和设计工程师及生产工程师进行沟通，尽量获取更多的资料和数据，避免模糊的直觉判断，无论是否要进行下一步分析，都要提出有理有据的建议。

在决定需要进行有限元分析后，对即将要进行的分析的理论和本质要有深刻的认识，对自己所可能使用的程序的能力也要心中有数，避免不合理和不切实际的分析计划。运用理论和经验上的判断，决定计算的模型、规模和类型。能够用尽可能简单的模型，尽可能短的时间得到解决问题所需要的分析结果是在制定分析计划中的基本原则。

熟练的运用商业有限元程序进行有限元分析，需要对程序有深刻的认识，做到每输入一个参数都清楚知道这个参数的意义和作用，这其实也需要理解有限元和力学的理论，仅仅熟悉程序的界面是不够的。获得分析结果后，问题并没有解决，设计和生产部门需要的是简单有效的结论和方案。能够从纷繁复杂的数据中寻找问题的解决方案，需要的仍然是理论和经验。

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