CAE软件操作小百科_8_
http ：//www．chinacae．cn
第21卷第2期2012年4月
计算机辅助工程Computer Aided Engineering
Vol．21No．2Apr．2012
CAE 软件操作小百科（8）
刘志刚，武秀根
（同济大学应用力学研究所，上海200092）
收稿日期：2012-03-20
作者简介：刘志刚（1987—），男，安徽芜湖人，硕士研究生，研究方向为固体力学和有限元，
（E-mail ）barkliu87@hotmail．com 1在MSC Patran 中输入较小的位移，为何在f06文件中会被近似为0？
这主要由translation parameter 中的参数
numerical 造成．MSC Patran 中的帮助文件认为参数numerical 用于比较2个数是否相等，其默认值为1?10
－4
；参数writing 才具有判断一个数是否近似
为0的功能，其默认值为1?10－21
．实际上，当给出
的强迫位移量小于numerical 时，
MSC Patran 就认为近似为0，
从而在f06文件中被忽略掉．因此，将参数numerical 修改为所需的值即可解决该问题．2
MSC Patran 在消除重合节点时会合并多余的节点，
怎样将这些节点分开？用Utility →FEM －Elements →Separate Elements ，然后选择误操作的单元和节点即可分开．为避免误操作，在执行MSC Patran 的equivalence 操作时将选项切换为“List ”，只选择某些特定节点进行equivalence 操作．3
如何在MSC Patran 中撤销单元或节点？对于选中的节点或单元，如果没有添加，可直接通过Remove 撤销选择；如果已经添加，
选中之前选择的节点或单元，然后再通过Remove 撤销选择．对于第二种情况，选中其他节点或单元不会有任何影响．4
怎样在HyperMesh 中将element 中的三维单元转化为geometry 中的SOLID ？
首先通过Tool faces →find faces 将三维单元的面单元提取出来；然后利用提取出的面单元，通过Geom →surfaces →fromFE →create 生成实体的几
何面；最后利用该几何面，
通过Geom →solids →bounding surfs →create 即可生成之前三维单元对应的几何实体．5
为何在MSC Marc 中使用完全积分单元会发生剪力自锁现象，使用减缩积分单元会发生沙漏现象？
采用标准四边形实体单元模拟计算悬臂梁端部受集中力作用的问题时，在网格划分较粗时得到的挠度值远小于理论解，这是由现行完全积分单元的剪力自锁现象引起的．所有完全积分1阶实体单元都存在该问题．由于线性单元的边不能弯曲，所以单
元轴向应变随积分点水平线长度的变化而变化，厚度方向应变随积分点垂直线长度的变化而变化，剪
切应变随水平线与垂直线之间夹角的变化而变化．这样，单元中就存在实际上不存在的、由单元数学描
述而产生的剪切应变，
这是不正确的．剪力自锁问题只影响受弯曲载荷作用的完全线
性积分单元，这些单元的功能在受直接或剪切载荷时没有问题．因为2阶单元的边界可以弯曲，
不会产生剪力自锁问题；但如果2阶单元扭曲或弯曲应力有梯度，那么就可能会表现出一些锁死现象．只有能确定所分析模型中的载荷仅产生小弯曲现象时，才可采用完全积分线性单元；如果载荷产生的位移中包含较大的弯曲部分或不能确定其类型，
那么应采用其他不同的单元类型．
解决剪力自锁问题可使用减缩积分单元和假定应变单元，但使用减缩积分单元会产生沙漏问题．与完全积分单元相比，减缩积分单元在每个方向上少用1个积分点，因而1阶（线性）减缩积分单元只在单元中心有1个积分点．沙漏问题指1阶减缩积分
单元只有1个积分点，
这种单元在弯曲时无法实现检测并防止角部产生应变，因而单元在变形时处于虚假的零应变能状态，
形似沙漏．
http ：//www．chinacae．cn
如果用这类单元模拟承受弯曲载荷的结构，那
么在厚度方向只有1个单元，所有的积分点都位于中性轴上，使该模型无法承受弯曲载荷．因此，在较粗的网格中，这种零能量模式可能通过网格扩展产生无意义的结果．如果分析对象中有多个此类单元
沿厚度方向排列，
那么在厚度方向可测得正确的轴向应变，剪切应变为0．只要低阶减缩积分单元够精
细（在厚度方向至少有4个单元），则可采用此类单元模拟弯曲问题．6
怎样在MSC Patran 中实现梁和杆的铰接？
若采用ROD 单元，则不需要定义铰接，因为
ROD 单元本身就以铰接形式连接；若采用BAR 或BEAM ，则需在BAR 或BEAM 的properties 选项中的“Pinned DOFs @Node 1/2”释放相应的自由度定义实现铰接．7
什么是单元的非线性？
非线性结构问题是结构刚度随变形而改变的问
题．由于刚度依赖于位移，
不能用初始柔度乘以外加载荷的方法计算任意载荷下的位移．
在结构力学模拟中，有材料非线性、边界非线性和几何非线性等3种非线性来源．材料非线性是最常见的非线性问题之一，
由应力－应变的非线性关系引起．大多数金属在小应变状态时都具有良好的线性应力和应变关系，但在大应变状态时材料会发生屈服，应力－应变关系就变成非线性且不可恢复．如果在分析过程中边界条件发生变化，那么就会产生边界非线性问题．当在模拟中发生接触时，结构中的响应会在瞬时发生很大的变化，导致产生非线性的边界条件．在分析时模型的应变与位移之间存在非线性关系，与几何形状的改变相联系，是几何非线性的来源．若在位移大小影响到结构响应发生几何非线性现象时，则可能的原因是挠度大、转动大、突
然翻转、
初应力刚性化或载荷刚性化等．（摘自同济大学郑百林教授《CAE 操作技能与实践》课程讲义．檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿）
（上接第52页）
4结束语
分别介绍有限元计算疲劳问题的时域法和频域
法，简介用频域法计算疲劳的理论和计算过程．通过基于PSD 载荷谱的传递函数法分析汽车道路谱振动疲劳寿命，分析结果与实际疲劳试验结果比较一致，证明基于路谱频域进行汽车结构疲劳计算可行．
参考文献：
［1］武秀根，郑百林，杨青，等．柴油机曲轴的多柔体动力学仿真与疲劳分析［J ］．计算机辅助工程，2007，16（2）：1-4．
WU Xiugen ，ZHENG Bailin ，YANG Qing ，et al．Multi-flexible body dynamics simulation and fatigue analysis on diesel engine crankshaft ［J ］．Comput Aided Eng ，
2007，16（2）：1-4．［2］隋允康．MSC Nastran 有限元动力分析与优化设计实用教程［M ］．北京：科学出版社，2004：18-80．［3］HALFPENNY A．基于功率谱密度信号的疲劳寿命估计［J ］．中国机械工程，1998，9（11）：16-19．
HALFPENNY A．A frequency domain approach for fatigue life estimation ［J ］．China Mech Eng ，1998，9（11）：16-19．［4］林晓斌．一套完整的疲劳分析设计试验管理系统nSoft ［J ］．中国机械工程，1998，9（11）：8-11．
LIN Xiaobin．An integrated software system for fatigue analysis ，design ，test and management-nSoft ［J ］．China Mech Eng ，1998，9（11）：8-11．［5］HEYES P J．基于有限元的疲劳设计分析系统MSC Fatigue ［J ］．中国机械工程，1998，9（11）：12-16．
HEYES P J．Finite element based fatigue design and analysis system-MSC Fatigue ［J ］．China Mech Eng ，1998，9（11）：12-16．［6］周传月，郑红霞，罗慧强，等．MSC Fatigue 疲劳分析应用与实例［M ］．北京：科学出版社，2005：27-70．［7］BENDAT J S．Probability functions for random responses ，NASA-5-4590［R ］．1964．
（编辑于杰）
3
8第2期刘志刚，等：CAE 软件操作小百科（8）
详细讲解CAE的应用与发展
详细讲解CAE的应用与发展 一： CAE的发展 当今国际上FEA方法和软件发展呈现出以下一些趋势特征： a)从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题：从板、壳和实体等连续体固体力学分析，发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题(所谓“流固耦合”的问题)； b)由求解线性工程问题进展到分析非线性问题； c)增强可视化的前置建模和后置数据处理功能； d)与CAD软件的无缝集成。都开发了和著名的CAD软件的接口。同时CAD综合型CAE工具的分析功能正逐渐加强； e)改进CAE方法中的优化技术：引入各种优化技术，优化参数评价。具备智能的网格划分器，以解决模型在形状参数变化剧烈时出现的网格奇化问题；非线性收敛的智能控制技术对非线性优化问题是不可或缺的。 二：CAE与CAD/CAM CAD是CAE和CAM的基础。在CAE中无论是单个零件、还是整机的有限元分析及机构的运动分析，都需要CAD为其造型、装配；在CAM中，则需要CAD进行曲面设计、复杂零件造型和模具设计。在CAD中对零件及部件所做的任何改变，都会在CAE 和CAM中有所反应。
CAD/CAM技术是实现创新的关键手段，而CAE技术就是实现创新设计的最主要技术保障。 目前众多的设计单位将“CAD”与“CAE分析”截然分开，由不同的人或部门来完成设计与分析工作，存在工作和数据交接、结果等待和评判等过程，造成了整个设计流程的不畅通。事实上，在理想的现代设计过程中，CAE应该融入产品设计的各个阶段和环节，实现设计分析一体化。 三：FELAC 2.0软件简介 FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言，它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式，非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式，并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。 FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后，就可以得到所有有限元计算的程序代码，包含串行程序和并行程序。该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。并且基于FELAC 1.0的用户界面，新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能，并且丰富了文本编辑功能，改善了用户的视觉体验，方便用户快速便捷的对脚本或程序进行编辑、编译与调试。其中并行版在前后处理上进行了相应的改进。 计算机辅助工程技术在发达国家已达到了较为成熟的阶段，工业化应用已相当普遍。在我国CAE技术还有待进一步开发，工业化应用程度还较低。发展我国的CAE技术，推广CAE技术的应用刻不容缓。
各大CAE软件特点比较
有限元分析软件比较 有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS 专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA 是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析 1．在世界范围内的知名度： 两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。 由于ANSYS产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立，ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。 2．应用领域： ANSYS软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次
主流CAE有限元分析软件的比较
随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，这些问题的解析计算往往是不现实的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。在工程实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面： 增加设计功能，减少设计成本； 缩短设计和分析的循环周期； 增加产品和工程的可靠性； 采用优化设计，降低材料的消耗或成本； 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题； 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费； 进行机械事故分析，查找事故原因。 在大力推广CAD技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，FEA 在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。 以下对一些常用的软件进行一些比较分析： 1. LSTC公司的LS-DYNA系列软件 LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的，主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具，后经多次扩充和改进，计算功能更为强大。此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家著名数值模拟软件公司（如ANSYS、MSC.software、ETA等）的加盟，极大地加强了其的前后处理能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题。即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质，边界处理很粗糙，在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选择和使用。2. MSC.software公司的DYTRAN软件 当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC公司) 的MSC.DYTR AN程序。该程序在是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰PISCES INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体——结构相互作用功能，还在PISCES的欧拉模式算法基础上，开发了物质流动算法和流固耦合算法。在同类软件中，其高度非线性、流—固耦合方面有独特之处。MSC.DYTR AN的算法基本上可以概况为：MSC.DYTRAN采用基于Lagrange格式的有限单元方法（FEM）模拟结构的变形和应力，用基于纯Euler格式的有限体积方法（FVM）描述材料（包括气体和液体）流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析，采用基于混合的Lagrange格式和纯Euler 格式的有限单元与有限体积技术，完成全耦合的流体-结构相互作用模拟。MSC.DYTRAN用有限体积法跟踪
CAE--各种软件对比分析整理
全教程包括两大部分，共分9 章；第一部分为有限元分析基本原理，包括第1 章至第5章，内容有：绪论、有限元分析过程的概要、杆梁结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第二部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6 章至第9章，内容有：静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。本书以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建、典型例题、MATLAB 程序及算例、ANSYS 算例等一系列规范性方式来描述有限元分析的力学原理、程序编制以及实例应用；给出的典型实例都详细提供有完整的数学推演过程以及ANSYS 实现过程。 领域分： 企业里做非线性的大变形的一般用Abaqus 、动力的一般用LS-Dyna；汽车行业（线性问题较多）一般Nastran用的比较多，而且现在有限元分析有时候也不仅仅使用一个软件，比如建模可能用专门的建模软件Catia啊、前处理用Hypermesh 啊、然后在导入有限元软件里利用不同的求解器去求解，至于这些软件电驴上都会找到的。 实际情况分：CAE软件选择： 简单的分析，UG，Pro-E，Catia都是可以的。要是复杂分析的话看你应用的场合了。固体分析的话就是ansys和abaqus，如果是强非线性过程的话那就首选abaqus。 流固耦合问题是adina和abaqus flunt。电场分析推荐ansys。这些软件都不太好学，如果你要用abaqus的话建议去买石益平的书，都很不错的。 结论： 建模(solidworks/catia)-------前处理（hepermesh/ANSA）------CAE分析（ABAQUS）--------后处理（hypermesh/ANSA） ABAQUS在非线性方面处理能力是全球公认的，至于为什么他的建模强大，是因为他被法国达索公司收购了，目前是达索旗下的simulia产品，达索就是著名的SolidWorks和CATIA软件的生产商，所以前处理肯定是做的最好的。不过用通用
CAE软件介绍
CAE CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAE从60年代初在工程上开始应用到今天，已经历了30多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃 发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土 木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重 要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大 提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化 的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统(CAD/CAE/CAPP/CAM)的重要环节。CA E系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单 元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分 布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为CAE 的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。 CAE软件按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究问题分为线性问题，非线性问题； 主要有：Hyperworks，主要做前处理（分单元加载荷加约束）和后处理（看输 出结果和仿真） I-DEAS，同时也做CAD Ansys，很经典的CAE，国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域。
CAE软件操作小百科
第19卷第3期2010年9月 计算机辅助工程Computer Aided Engineering Vol.19No.3Sept.2010 CAE 软件操作小百科 顾铖璋，武秀根 （同济大学应用力学研究所，上海200092） 收稿日期：2010-08-10 作者简介：顾铖璋（1987—），男，上海人，硕士研究生，研究方向为流体力学与数值模拟， （E-mail ）chengzhanggu@https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html, 1 如何在MSC Patran 中定义不与坐标轴平行的弹簧单元？ 在MSC Patran 中一般通过Properties →Create →0D →Grounded Spring 或Properties →Create →1D →Spring 设定弹簧单元.前者定义的弹簧为一端固定，一端变形；后者定义的弹簧2端都可变形.定义弹簧时必须指定弹簧的自由度方向，自由度依赖于在定义节点时所用的坐标系.若定义不与现有坐标系平行的弹簧单元，可在Geometry 中新建1个与弹簧单元平行的坐标系，然后通过element →modify →node →edit 修改弹簧节点的坐标系.2 如何在ANSYS 中定义非直角坐标系数组参数？ 若在直角坐标系中定义数组参数，可通过Parameters →Array Parameters →Define （或Edit ）实现；但若在非直角坐标系下定义数组参数，则无法通过GUI 操作实现.可使用命令流，如 Local ，12，1 *DIM ，zp ，table ， 72，10，1，Y ，Z ，NULL ，12其中：Local 命令的作用是定义1个新坐标系；12为 该坐标系的参考编号，可为任意大于10的整数；1表示该坐标系的类型为柱坐标系；*DIM 命令的作用是定义1个数组参数；zp 为数组名；table 为数组类型；72， 10和1分别为数组在各个维上的大小；Y ，Z 和NULL 分别代表数组各个维的变量，NULL 表示空.3 在FLUENT 中几种压力的概念与相互关系在FLUENT 中会接触到以下几种压力：（1）相对压力（Relative Pressure ）：以其中1端（或1点）的压力为参考值，其他地方的压力为与该端（或该点）的差值； （2）滞止压力或总压（Stagnation or Total Pressure ）：某点静压与动压之和； （3）静压（Static Pressure ）：因流体分子自由运动所造成的压力； （4）动压（Dynamic Pressure ）：因流体整体运动所造成的压力； （5）绝对压力（Absolute Pressure ）：以绝对真空为零点所测量到的压力； （6）表压（Gauge Pressure ）：以1个大气压为零点所测量到的压力； （7）操作压力（Operating Pressure ）：即大气压力. 其相互关系为 总压=静压+动压；绝对压力=操作压力+表压 4如何在FLUENT 中判断结果是否收敛？判定结果收敛与否没有绝对标准，通常可用以 下3种方法判断计算是否已经收敛. （1）观察残差曲线.可在残差监视器面板中设 置Convergence Criterion （收敛判据），如设为10－3 ， 当残差下降到小于10－3 时，系统即认为计算已经收 敛并同时终止计算. （2）流场变量不再变化.有时不论怎样计算，残差都不能下降到收敛判据以下，此时可用具有代表性的流场变量判断计算是否已经收敛（如果流场变量在经过多次迭代后不再发生变化，就可认为计算已经收敛）. （3）总体质量、动量和能量达到平衡.在Flux Reports （通量报告）面板中检查质量、动量、能量和其他变量的总体平衡情况，计算域的净通量应小于0.2%.
CAE及各类软件的介绍
CAE及各类软件的介绍(2009-05-21 17:03:39) 标签：有限元法ls-dyna ansys结构力 学it CAE的技术种类很多，包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、有限差分法（FDM）等。其中有限元法应用的领域越来越广泛，现已应用于结构力学，结构动力学，热力学，流体力学，电路学，电磁学等，而越来越多的发展，更结合不同的领域，即多物理场耦合分析，像流体与结构力学的结合，推动着CAE的发展。 现在工业的进步，从很大程度上来讲得力于计算机科技的发展。计算机软件用于产品的开发、设计、分析和制造，已成为近代工业提供竞争力的主要方法。计算机辅助设计（CAD）即使用计算机软件直接从事图形的绘制与结构的设计。计算机辅助工程（CAE）是用工程上分析的过程及计算方法来辅助工程师做设计后的分析或进行同步工程。而计算机辅助制造（CAM）是直接用计算机来辅助操作各种各样的精密工具机器以制造不同的零组件。 CAE的技术种类很多，包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、有限差分法（FDM）等。其中有限元法应用的领域越来越广泛，现已应用于结构力学，结构动力学，热力学，流体力学，电路学，电磁学等，而越来越多的发展，更结合不同的领域，即多物理场耦合分析，像流体与结构力学的结合，推动着CAE的发展。 传统的工业皆依据个人的经验累计而成，同时以经验做出初步的设计，再由此初步的设计去做出原始的模型，此种方法费时且成本非常的高。若使用CAE，则在设计图完成后即连接CAE，作各式各样的分析，并且导入最优化模型，即可在短时间内完成产品。 下面重点介绍一下CAE中最常用的技术：有限元法。 1有限元法 将实体的对象分割成不同大小，种类，小区域称为有限元。根据不同领域的需求推导出每一个元素的作用力方程，组合整个系统的元素并构成系统方程组，最后将系统方程组求解。该法具有以下特色： 1）整个系统离散成有限个元素 2）处理过程简明 3）利用能量最低原理与泛函数值定理转换成一组线性联立方程组 4）需庞大的资料输出空间与计算机内存，比较耗时 5）适用于线性与非线性 6）无限区域的问题较难仿真 有限元法的出现，使得许多科学理论在技术上得以实现，得以应用，极大的推动了人类技术的发展。大到航空、航天器具，海洋结构工程，岩土工程，桥梁，压力容器，水轮机械；小到玩具，手机壳，计算机内的精密器件及微型机械等精密机械的设计制造，到处都是有限元的用武之地。 2典型的CAE软件 国际市场上认可的通用软件主要有：MSC公司的MSC.Nastran，MSC.Marc，MSC.Dytran，
CAE分析软件到底是什么
CAE软件到底是什么? 源于：CAE学术网作者：许军才 CAD想必学过电脑的人都知道，但是CAE对大部分普通计算机使用者来说可能是比较陌生的概念。如果经常逛CAE学术网的朋友对它应该很了解，那么CAE到底是什么? CAE实际是英文Computer aided engineering 的缩写，它的中文意思是计算机辅助工程。而使用任何CAE软件，程序上一般都可大致分成“前处理(pre-processing)”、“求解”、和“后处理(post-processing)”三个主要步骤。下面对这三个部分进行具体介绍一下： 前处理器主要的功能，是让设计者可以在使用者接口下，定义有限元分析模型的几何形态、负载、和边界条件。有限元分析基本的想法就是将一个连续体分割成许多份小单元，单元(element)是由许多节点(node)连接组成的，设计者给定节点和单元之后，也就定义了有限元模型的几何形态。有限元模型负载的形式最常见的是在节点上施加力，或者在单元边界上施加压力。有限元模型边界条件的设定，则是在仿真结构体和其周遭环境之间的关系，通常是以节点的自由度来表示，也就是说定义结构边界和环境有交互作用的节点，在某些方向是否完全被固定，还是可以自由移动或转动。 一般CAE软件的前处理器，常常和绘图或几何模型建构软件相结合，设计者在进行设计时，几何模型建构完成之后，许多CAE软件的前处理器提供了自动产生网格( Automatic mesh generation)的功能，设计者只要给定所希望产生网格的一些才（如网格密度），软件即能自动处理，自行定义节点和单元。 在前处理器中建构完成有限元分析模型之后，接下来的步骤便是要用求解器来求解。求解器中的动作，是先依据设计者定义的有限元模型（包括节点、单元、负载、和边界条件的定义），建立出模型的系统方程式，再对其求解。这个过程是相当耗费计算机运算时间的，有限元分析模型越复杂，包含的节点越多，所需要的计算机运算时间也就越长。 求解过程完毕之后，将得到有限元模型中每一个节点（或单元）的变形量和应力大小，直接输出的话可能是一大串难以理解的数字，因此CAE软件都有所谓后处理器( Post processor)，将运算过后得到的结果，以图形的方式输出。如图是弹簧受推力产生位移及变形后，经过有限元分析，由后处理输出之图形显示，其中各节点（或单元）的应力值，可以用不同的颜色显示在有限元模型上（通常以红色代表高应力区域，蓝色代表低应力区域），设计者可以很容易看出弹簧运动后应力分布状况。希望以上的介绍能对CAE初学者有些帮助，更好的了解和掌握CAE软件到底是什么。
常用CAE分析软件简介
常用CAE分析软件简介 一．结构分析常用前后处理器 HyperMesh: 在网格划分专用软件中，综合评价最高。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ FEMAP: 其产品被各大软件（包括MSC/NASTRAN）捆绑销售，有过骄人业绩，后归并于SDRC->EDS。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/products/plm/femap/ MSC/PA TRAN: MSC公司的网格划分软件，可实现与NASTRAN、ABAQUS、MARC、ANSYS 等诸多FEM软件接口的前后处理器。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ ABAQUS/CAE: ABAQUS有限元分析的前后处理模块，也是建摸、分析和仿真的人机交互平台。 Truegrid: XYZ Scientific Application公司的网格剖分软件，在网格参数化剖分及生成高质量六面体网格方面有其独到性，可实现与30多个当前流行数值分析软件的输入 文件接口。 二．基于隐式解法的线性和非线性结构分析软件 ABAQUS/standard: 国际上著名的能求解高难度非线性问题的通用有限元程序系统，在隐式非线性结构分析软件中评价最高。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ MSC/MARC: 前MARC经营不善，被MSC公司并购，评价颇高的非线性结构分析软件。 其前后处理器可能被MSC/Patran取代。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ ANSYS: 专业面广，在耦合分析中有一定的特点和优势。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ ADINA: 在流固耦合方面很强，也是不错的非线性结构分析软件。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ MSC/NASTRAN: 以最早期的航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，线性结构分析系统的佼佼者，在动力计算方面也有一些独到的优越性。 https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ i-DEAS: 该软件提供了汽车零部件开发中常用的CAE分析功能。由于FEM模型与CAD直接连接使用，可以很方便地修改形状后再计算。 https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/products/plm/ideas/simulation.shtlm/ SAP2000: 80年代加州大学Berkeley分校的SAP85，曾被北大教授改成SAP85。 https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/products/sap2000.htm CAEFEM: 用C++写的FEM软件，有小内存可进行大规模计算之说。 https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ 三．显式非线性结构分析软件 LS-DYNA:在近几年的冲击、碰撞、爆破、冲压成型加工等分析中出尽风头，其100多种的材料模型可计算包括人体在内等复杂结构的分析。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ ABAQUS/Explicit: ABAQUS软件系统中显式分析模块，功能也很强大。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ PAM-CRASH: PAM系列的冲击碰撞分析软件，被许多汽车公司采用。 https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/products/index.html RADIOSS: 包括结构冲击碰撞，流体CFD，噪音等的大型分析软件。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ DYTRAN: MSC开发的冲击碰撞分析软件。https://www.docsj.com/doc/5f17707858.html,/ MADYMO: （荷兰）汽车碰撞分析用软件，人体模型也不错。http://www.automotive.tno.nl/
CAE的使用及发展
CAE论文 题目： CAE的使用及发展
CAE软件综述 摘要： CAE为备受产品开发人员瞩目的软件之一, 成为高品质设计中不可或缺的重要使能工具。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T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。CAE系统的开放性和集成性是用户的主要关注点。本文对CAD/CAE一体化技术、CAE数据信息分析及技术的应用前景都作了阐述。 1 概论CAE技术 指工程设计中的计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。而CAE软件可作静态结构分析，
动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、流体、电磁等。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型。完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。因此，CAE系统是一个包括了相关人员、技术、经营管理及信息流和物流的有机集成且优化运行的复杂的系统。 2 CAE软件的结构与功能 CAE软件的基本结构其中包含以下模块： 前处理模块---给实体建模与参数化建模，构件的布尔运算，单元自动剖分，节点自动编号与节点参数自动生成，载荷与材料参数直接输入有公式参数化导入，节点载荷自动生成，有限元模型信息自动生成等。