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1、有限元分析有限元分析软软件件第1页，本讲稿共13页2 有限元分析有限元分析软软件介件介绍绍 有限元分析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。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：有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABA
2、QUS、MSC四个比较知名比较大的公司，其中四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非线性分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，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
3、流固耦合的软件只有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。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软件与软件与ANSYS软件的对比分析软件的对比分析1 在世界范围内的知名度：在世界范围内的知名度：ANSYS软件在致力于软件在致力于线性线性分析的用户中具有很好的声誉，它在分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。由于的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。由于ANSYS产品进入中国市场早于产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前，并且在
4、五年前ANSYS的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和软件在用户数量和市场推广市场推广度方面要高于度方面要高于ABAQUS。但随。但随着着ABAQUS北京办事处的成立，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：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。软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和
5、多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS则集中于结构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实际问题。力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。3 性价比性价比ANSYS软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的线性是比线性远为普遍的自然现象自然现象，线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成，线性通常只是非线性的理想化假设。随着
6、研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为为工程师工程师和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买ABAQUS软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，ABAQUS
7、软件的经济性也是非常突出的。软件的经济性也是非常突出的。第2页，本讲稿共13页34 求解器功能求解器功能对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。ABAQUS软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。另外，由于另外，由于ABAQUS/Standard(通用程序通用程序)和和ABAQUS/
8、Explicit(显式积分显式积分)同为同为ABAQUS公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。ABAQUS软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题，软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题，ABAQUS软件的计算收敛速度较软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。快，并更加容易操作和使用。5 人机交互界面人机交互界面ABAQUS/CAE是是AB
9、AQUS公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD软件的优点，同时与软件的优点，同时与ABAQUS求解器软件紧密结合。求解器软件紧密结合。与其他有限元软件的界面程序比，与其他有限元软件的界面程序比，ABAQUS/CAE具有以下的特点：具有以下的特点：l 采用采用CAD方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。l 强大的模型管理和强大的模型管理和载荷载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。l 鉴于
10、接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接(interaction)模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。l 采用了参数化建模方法，为实际采用了参数化建模方法，为实际工程结构工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。6 综合性能对比综合性能对比综合起来，综合起来，ABAQUS软件具有：软件具有：l 更多的单元种类，单元种类达更多的单元种类，单元种类达433种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构
11、外，可以方便种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为l 更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶橡胶材料模型就达材料模型就达16种。除常规的金属材料外，还可以有效地模拟复合材料、土壤、种。除常规的金属材料外，还可以有效地模拟复合材料、土壤、塑性塑性材料材料和高温蠕变材料等特殊材料和高温蠕变材料等特殊材料第3页，本讲稿共13页4ANSYS软件与软件与ABAQUS软件、软件、ADI
12、NA软件的对比分析软件的对比分析1 在世界范围内的知名度：在世界范围内的知名度：三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。三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；软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉；2 应用领域：应用领域：三种软件同为大型通用分析软件，都具有各自广泛的应用领域。三种软件同为大型通用分析软件，都具有各自广泛的应用领域。ANSYS注重应用领域的拓展和合并，目前已覆盖结构、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域；注重应用领域的拓展和合并，目前已覆盖
13、结构、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域；3 性价比性价比三种软件同为美国的有限元分析软件，在价格方面相差不是特别大，不过由于三种软件同为美国的有限元分析软件，在价格方面相差不是特别大，不过由于ABAQUS软件仅具有结构分析的功能，软件仅具有结构分析的功能，因此从整体来看因此从整体来看ABAQUS软件是最为便宜的；不过如果需要进行流体计算或者多物理场耦合求解功能的话，则相信软件是最为便宜的；不过如果需要进行流体计算或者多物理场耦合求解功能的话，则相信ANSYS软件和软件和ADINA软件都会是更好的选择。软件都会是更好的选择。4 求解器功能求解器功能对于常规的结构线性问题，三种
14、软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。对于常规的结构线性问题，三种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。而而ANSYS软件和软件和ADINA软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。5 人机交互界面人机交互界面ANSYS/Workbench、ABAQUS/CAE、ADINA/AUI都是采用都是采用CAD方式建模和可视化视窗系统，都具有良好的人机交互特性。方式建模和可视化视窗系统，都具有良好的人机交互特性。三种软件都除了提供窗口操作外都还提供命令流输入，但是三
15、种软件都除了提供窗口操作外都还提供命令流输入，但是ABAQUS/CAE并不对所有的命令流都支持并不对所有的命令流都支持CAE界面操作。界面操作。6建模方式建模方式ANSYS软件采用软件采用Parasolid为核心的实体建模技术，因此可以和其它为核心的实体建模技术，因此可以和其它Parasolid为核心的为核心的CAD软件实行真正无缝的双向软件实行真正无缝的双向数据交换数据交换，且该两种软件自身的建模功能很强大。而且该两种软件自身的建模功能很强大。而ABAQUS软件的软件的CAE模块和输入文件两种建模方式是由两家不同的公司研制的，模块和输入文件两种建模方式是由两家不同的公司研制的，CAE模块功能
16、还不是很完全，一些功能只能通过编辑模块功能还不是很完全，一些功能只能通过编辑INP输入文件来实。输入文件来实。7网格网格划分划分三种软件都提供多种网格划分器，可以进行复杂模型的自由网格划分。三种软件都提供多种网格划分器，可以进行复杂模型的自由网格划分。除常见网格划分外，除常见网格划分外，ANSYS软件软件还可以对复杂模型进行自动六面体网格划分，从而在节省技术人员工作时间的情况下又保证了网格的精度。软件软件还可以对复杂模型进行自动六面体网格划分，从而在节省技术人员工作时间的情况下又保证了网格的精度。8 综合性能对比综合性能对比ANSYS软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，但
17、目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有；软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有；第4页，本讲稿共13页5市场调查市场调查第5页，本讲稿共13页气门弹簧座的材料更改2011.07.01XDEC R&D TeamCONFIDENTIALInternal第6页，本讲稿共13页71）设计变更题目：气门弹簧座材料更改2）设计变更理由：1.降成本，单件节约0.67元RMB，进口价格为2.11元，单台节约8.04元 2.供应商现有材料，为玉柴、潍柴、康明斯等公司批量供货3）紧急度：不紧急4）适用机种：DE08TI
18、S5）设计变更依据：6）设计变更内容：不同意更改 申申请单编号请单编号：RD/JC-11-0020RD/JC-11-0020第7页，本讲稿共13页8材料更改材料更改从材料力学性能上看，从材料力学性能上看，SCM415在屈服强度、抗拉强度上要优于在屈服强度、抗拉强度上要优于20钢。钢。第8页，本讲稿共13页国产发电机图纸2011.07.01XDEC R&D TeamCONFIDENTIALInternal第9页，本讲稿共13页101）设计变更题目：国产发电机图纸2）设计变更理由：1.降成本，单台可降13元。如果按XDEC提供的图纸进行开发，供应商报价363元/台（含模具费），若采用供应 商成熟产
19、品，供应商报价350元/台（无模具费），2.缩短开发周期。如果按XDEC提供的图纸进行开发，周期为90天，若采用供应商成熟产品，周期为15天3）紧急度：不紧急4）适用机种：DE08TIS5）设计变更依据：6）设计变更内容：不同意更改 申申请单编号请单编号：RD/JC-11-0022RD/JC-11-0022第10页，本讲稿共13页11XDEC发电机的接线柱位置及外形图发电机的接线柱位置及外形图第11页，本讲稿共13页12供应商发电机图纸供应商发电机图纸接线柱位置改变接线柱位置改变此处变化此处变化没有影响没有影响第12页，本讲稿共13页13供应商发电机模型在发电机上布置供应商发电机模型在发电机上布置发电机的接线柱位置进行了更改，需要得到客户的确认。另外，发电机接线柱的位置由后端改到侧面后，接线柱与排气管的间隙只有发电机的接线柱位置进行了更改，需要得到客户的确认。另外，发电机接线柱的位置由后端改到侧面后，接线柱与排气管的间隙只有50mm，由于此处高温，不建，由于此处高温，不建议将接线柱改到侧面的位置。议将接线柱改到侧面的位置。第13页，本讲稿共13页