5a CAE软件 |
研究背景: CAE/CAD一体化是各大CAE软件商竞争的焦点,网格全自动自动划分是CAE/CAD一体化过程中一个难以逾越的鸿沟,也是国内自主CAE软件研发的一个短板。其中带有 “噪音”(如极短边和极窄面)的CAD模型的几何修复又是一个甚至比网格划分更困难且更难以自动化的课题。为此,我们提出了“完整实体CAE分析”的概念。完整实体分析具有以下特点:
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算法创新: 经过十多年的努力,我们在以下几个方面获得突破性创新成果:
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初步成果: 搭建成了一个完全融于CAD环境中的CAE分析软件框架。该软件框架全部用C++编写,目前已有126个项目,近3000个源文件,设计5000个类,共约120万句。该软件框架是一个天衣无缝的CAD/CAE一体化计算力学软件平台,包含完备的从CAD模型到网格划分到CAE分析再到后处理全过程全自动的基础部件。所有算法和过程做到科学而自然,避免人工假设和规定。目前可以求解任意复杂结构的稳态及瞬态热传导、弹性应力、裂纹及其扩展、稳态声场等问题。关于接触问题、弹塑性问题、弹性动力问题也都有了初步实现。计划在十年内实现几何非线性问题、电磁场及电磁波问题、以及多物理场耦合问题的求解,实现基于CPU/GPU的并行计算。未来结合大数据、云计算等,形成一套与现有国际商业CAE软件相抗衡的工程分析软件。
1.用户只需在CAD的交互环境中点击一些按钮就可以完成分析工作。用户不需要懂得计算力学专门知识,只需具备材料力学知识,只要能够准确施加约束和载荷,就能得到精确结果。 2.施加约束和载荷也是在CAD的环境中完成。载荷和约束都是具体直观地施加在几何体上,而不是网格节点上。网格完全自动产生,且对用户不可见,因而用户不用关心网格划分。 3.对于象刚架这样的复杂结构,能够得到局部焊缝上任意点的精确应力值。能够研究不同的焊接方式对结构强度的影响。因为分析始终在CAD交互环境中进行,所以可以立即根据计算结果修改结构,重新反复计算。 |
典型算例:
BFM 462节点 FEM 563037节点
2)冷却水管
3)纤维增强复合材料 4)任意裁剪几何体
5)散热片的自动分析 6)发动机曲轴温度分析
7)水杯温度分析
1)大坝自然冷却过程 2)垒筑温度分析 3)大坝浇筑过程
1)轴卡应力分析
2)厚壁圆筒应力分析
3)薄壁圆筒应力分析
4)薄壁圆筒带底座应力分析(非连续网格) FEM 1117382二次四面体单元 BFM 1614二次面单元
5)薄壁水池应力分析 6)开口环应力分析 7)桁架结构应力分析 8)薄板应力分析(非连续网格) 9)皮带轮应力分析(非连续网格) 10)肋片应力分析 11)三通管应力分析(带细小特征的结构)
12)风扇应力分析(带细小特征的结构) 13)角钢应力分析(带细小特征的结构) 14)发动机喷油嘴紧帽应力分析
15)齿轮应力分析 16)薄板点焊结构应力分析
1)单边疲劳裂纹扩展
2)三维贯穿裂纹
3)双边裂纹
1)结构振动与声场分析
2)高速公路声屏障计算
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