世界CAE行業(yè)綜述

1、世界CAE行業(yè)綜述目 錄一. CAE的定義4二. CAE軟件的分類42.1 MCAE類：42.2 CFD類：42.3 CEM類：4三. 世界CAE領(lǐng)域的主要競爭者53.1 ANSYS公司53.2 MCAE領(lǐng)域53.3 CFD領(lǐng)域53.4 CEM領(lǐng)域53.5 其他公司53.6 主流CAE軟件一覽表6四. ANSYS公司64.1 核心技術(shù)體系7 MCAE體系71. Mechanical模塊72. LS-DYNA模塊83. Motion模塊84. Fe-safe模塊8 CFD體系81. CFX模塊82. CART3D模塊8 CEM體系81. EMAG模塊92. FEKO模塊94.2 ANSYS協(xié)同仿

2、真環(huán)境9 CAD技術(shù)與數(shù)據(jù)的協(xié)同9 CAE技術(shù)與數(shù)據(jù)的協(xié)同10 CAD與CAE的協(xié)同104.3 ANSYS公司的優(yōu)勢特征11 ANSYS總體優(yōu)勢121. 仿真類型全面122. 多場耦合仿真123. 協(xié)同仿真環(huán)境124. 研發(fā)全過程仿真125. 高效并行計算13 細(xì)節(jié)技術(shù)優(yōu)勢131. 雙向參數(shù)互動142. 自動探測裝配143. “死網(wǎng)格”再生術(shù)144. 解讀仿真模型155. 變分優(yōu)化技術(shù)156. 頂級網(wǎng)格雕塑15五. MSC.Software公司165.1 核心產(chǎn)品171. MSC.Nastran172. MSC.Marc173. MSC.Dytran174. MSC.ADAMS185. MSC

3、.Fatigue186. MSC.Patran187. MSC.Enterprise Mvision185.2 與ANSYS的比較18 MSC的優(yōu)勢181. 行業(yè)市場182. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)183. 線性動力學(xué)194. 工程材料庫19 ANSYS的優(yōu)勢191. 總體優(yōu)勢192. 行業(yè)市場193. 動力學(xué)與非線性的集成194. 顯式動力學(xué)205. 復(fù)合材料計算206. 疲勞計算20六. Fluent公司206.1 核心產(chǎn)品21 前處理21 求解器21 專用軟件226.2 與ANSYS CFD的比較22 FLUENT的優(yōu)勢221. 行業(yè)市場222. 物理模型23 ANSYS CFD的優(yōu)勢231. 總體

4、優(yōu)勢232. 行業(yè)市場233. 網(wǎng)格前處理234. 數(shù)值方法235. 收斂性能236. 并行能力237. 物理模型248. 流固耦合24七. ANSOFT公司247.1 核心產(chǎn)品241. HFSS242. Designer243. Nexxim257.2 與ANSYS的比較25 Ansoft的優(yōu)勢251. 行業(yè)市場252. HFSS253. Designer26 ANSYS的優(yōu)勢261. 總體優(yōu)勢262. 行業(yè)市場263. 電大尺寸問題分析能力264. 天線分析與設(shè)計265. 天線布局分析276. 電磁隱身分析（RCS）277. EMC/EMI27八. 總結(jié)278.1 CAE產(chǎn)品競爭系數(shù)278

5、.2 結(jié)論28一. CAE的定義計算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering，CAE) 主要指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，對其未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性與可靠性。CAE軟件是迅速發(fā)展中的計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計算技術(shù)相結(jié)合，而形成的一種綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品。二. CAE軟件的分類結(jié)合自然界的四大類場位移場、溫度場、流場、電磁場的分析需求，根據(jù)研究對象的物理屬性，CAE可以分為三大類：2.1 MCAE類：以機(jī)械分析為核心的MCAE（Mechanical Comp

6、uter Aided Engineering）類，如ANSYS公司的Mechanical、LS-DYNA、Motion、Fe-Safe軟件，MSC公司的Nastran、Dytran、ADAMS、Fatigue軟件，ABAQUS公司的ABAQUS軟件等；2.2 CFD類：以計算流體動力學(xué)為核心的CFD（Computational Fluid Dynamics）類，如ANSYS公司出品的CFX軟件，F(xiàn)luent公司的Fluent軟件，CD Adapco公司的STAR-CD軟件等；2.3 CEM類：以計算電磁學(xué)為核心的CEM（Computational ElectroMagnetics）類，如ANS

7、YS公司出品的EMAG/FEKO軟件，Ansoft公司的HFSS軟件，CST公司的Microwave Studio軟件等；三. 世界CAE領(lǐng)域的主要競爭者3.1 ANSYS公司世界第一大CAE軟件提供商，提供MCAE/CFD/CEM領(lǐng)域的單場分析技術(shù)，這些單場分析技術(shù)之間還可以形成多物理場耦合分析機(jī)制。在MCAE、CFD、CEM領(lǐng)域與其他公司形成全面競爭勢態(tài)。3.2 MCAE領(lǐng)域n MSC公司：世界第二大CAE軟件提供商，主要提供初級、中級到高級全面MCAE技術(shù)。MCAE領(lǐng)域最重要的競爭者之一。n ABAQUS公司：MCAE技術(shù)的重要競爭者之一，提供中級MCAE技術(shù)。n EDS公司：提供中級M

8、CAE技術(shù)和ESC（電子系統(tǒng)散熱，CFD類）分析技術(shù)3.3 CFD領(lǐng)域n Fluent公司：世界CFD三大巨頭之一，提供高級流體動力學(xué)分析技術(shù)。n CD Adapco公司：世界CFD三大巨頭之一，提供高級流體動力學(xué)分析技術(shù)。注：另外一大CFD巨頭是原出品CFX軟件的ATE公司，先被ANSYS收購。n CFDRC公司：CFD領(lǐng)域的重要競爭者之一，提供中級CFD技術(shù)。3.4 CEM領(lǐng)域n Ansoft公司：世界知名的CEM技術(shù)提供商。主要提供基于有限元法的高頻分析產(chǎn)品、信號完整性分析產(chǎn)品以及機(jī)電系統(tǒng)分析產(chǎn)品n CST公司：世界知名的CEM技術(shù)提供商。主要提供基于有限元法的電磁分析軟件。3.5 其他

9、公司n Algor公司：提供初級機(jī)械、靜磁及流體分析技術(shù)；n Adina公司：提供初級機(jī)械及流體分析技術(shù)；n PTC公司：提供初級機(jī)械分析技術(shù)；n SRAC公司：提供初級機(jī)械分析技術(shù)。3.6 主流CAE軟件一覽表總結(jié)上文所述可形成CAE產(chǎn)品一覽表如下：表一 主流CAE產(chǎn)品一覽表公司重要模塊MCAECFDCEMANSYSMechanical, LS-DYNA, Motion, Fe-safeCFX, CART3DEMAG, FEKOMCAEMSCNastran, Marc, Dytran, ADAMS, FatigueN/AN/AABAQUSABAQUS,SafeN/AN/AEDSNX Nast

10、ran,I-DEAS NX ESCN/ACFDFluentN/AFluentN/ACD AdapcoN/AStar-CDN/ACFDRCN/ACFD-ACE, FastranN/ACEMAnsoftN/AN/AHFSSCSTN/AN/AMicrowave Studio 其他AlgorAlgorMultiphysicsMEMSADINAADINAADINA-FN/APTCPro/MechanicalN/AN/ASRACCosmosN/AN/A四. ANSYS公司本文最方便的表述方式應(yīng)該是找到一個CAE行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn)，所有的軟件與技術(shù)與此標(biāo)準(zhǔn)對比可給讀者形成客觀認(rèn)識。但不幸的是，目前CAE行業(yè)中

11、類似的標(biāo)準(zhǔn)尚不存在。其實從上面的材料中我們已經(jīng)看到，在此行業(yè)中，ANSYS公司是一家最有代表性的公司。無論從軟件產(chǎn)品銷售業(yè)績，還是從世界市場占有率；無論從CAE技術(shù)的完整性和先進(jìn)度，還是從最真實反映公司經(jīng)營狀況的股市業(yè)績來看，該公司顯然在CAE行業(yè)中的占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，該公司在各方面的指標(biāo)其實已經(jīng)成為CAE行業(yè)事實上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此為了表述方便，只好拿此公司作為眾矢之的，在對所有公司及技術(shù)進(jìn)行評價時，通常以ANSYS公司及技術(shù)作為參照物。美國ANSYS公司成立于1970年，總部位于美國賓西法尼亞州的匹茲堡，在對CAE技術(shù)要求最為苛刻的核工業(yè)為行業(yè)背景下發(fā)展起來，并很快將其技術(shù)拓展到在世界各行各業(yè)，

12、在航空、航天、船舶、汽車、電子行業(yè)方面的拓展尤為突出。公司致力于CAE技術(shù)的研究和發(fā)展，專注于工程仿真解決方案。根據(jù)企業(yè)分析機(jī)構(gòu) Daratech公司的數(shù)據(jù)，該公司在軟件開發(fā)方面的投入是銷售收入的20%，屬行業(yè)首位。ANSYS公司是第一家通過ISO9001及ISO9001:2000版的CAE技術(shù)公司， 連續(xù)5年被商務(wù)周刊評為"Top 100 Growth Companies"，并被工業(yè)周刊評為"Technical Leader"，在全球"財富100"中有84個選中ANSYS為其CAE解決方案。在2000年以前，ANSYS公司主要提供以

13、機(jī)械分析（MCAE）為主的多物理場分析CAE解決方案。1999年ANSYS公司收購了以網(wǎng)格雕塑技術(shù)著稱的ICEM CFD公司，標(biāo)志著ANSYS公司開始利用自己成熟的技術(shù)體系、管理體系和財務(wù)基礎(chǔ)，向CAE更寬和更深層面發(fā)展。2002年收購了世界CFD三大巨頭之一的ATE公司的CFX業(yè)務(wù)，使其成功完成了向CFD領(lǐng)域的擴(kuò)展。1998年至今在CEM（計算電磁學(xué)）的深入開發(fā)，隨著基于矩量法和高頻方法的混合計算程序FEKO的推出，終結(jié)了在CEM領(lǐng)域一直困擾工程人員的電大尺寸問題，使得CEM領(lǐng)域又增加了一位強(qiáng)有力的競爭者。ANSYS公司于1996年在中國開辦第一家辦事處，目前發(fā)展為北京、上海、廣州、成都四個

14、辦事處。在國內(nèi)擁有1200多家用戶。4.1 核心技術(shù)體系A(chǔ)NSYS核心體系包括三個方面：以結(jié)構(gòu)/熱力學(xué)為核心的MCAE體系、以計算流體動力學(xué)為核心的CFD體系、以計算電磁學(xué)為核心的CEM體系。4.1.1 MCAE體系A(chǔ)NSYS的MCAE體系由四部分構(gòu)成：1. Mechanical模塊此模塊進(jìn)行中慢速力學(xué)現(xiàn)象的非線性/動力學(xué)分析及熱分析，如剛強(qiáng)度分析（如機(jī)械安裝、結(jié)構(gòu)承載等）、振動分析（如模態(tài)分析、隨即振動響應(yīng)等問題）及熱力耦合分析等。此模塊不但非線性分析和振動分析能力比較強(qiáng)大，而且動力學(xué)與非線性的集成性是其另外一個重要的特征，即，非線性分析和動力學(xué)分析在同一個界面和相同數(shù)據(jù)庫中完成，這一點在具

15、有非線性現(xiàn)象的動力學(xué)問題中顯得尤為重要。2. LS-DYNA模塊此模塊進(jìn)行快速力學(xué)現(xiàn)象的非線性/動力學(xué)分析及熱分析，比如碰撞穿甲、爆炸問題。LS-DYNA是目前世界上所有類似程序的技術(shù)及理論鼻祖。3. Motion模塊此模塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析，此模塊較其他運(yùn)動學(xué)軟件推出較晚，所以采用的計算方法較新，計算速度快，用戶界面也比較現(xiàn)代。4. Fe-safe模塊此模塊用于進(jìn)行高級疲勞分析。疲勞問題由于在理論上未能很好的解決，所以所有的計算程序都不能得到很好的結(jié)果。對于疲勞壽命，通常的結(jié)算結(jié)果在實驗結(jié)果的0.110倍之間屬正常。此模塊由于功能細(xì)致，考慮目前理論上認(rèn)為影響疲勞壽命的所有因素，所以計算結(jié)果通

16、常在實驗結(jié)果的0.33倍之間。4.1.2 CFD體系A(chǔ)NSYS的CFD體系由兩部分構(gòu)成：1. CFX模塊此模塊是世界CFD領(lǐng)域三大巨頭之一，于2003年初被ANSYS收購。此模塊采用的流體算法較新，在精度、速度和穩(wěn)定性方面都較突出。2. CART3D模塊此模塊是來自NASA的飛行器預(yù)研設(shè)計的權(quán)威氣動分析工具。此模塊最大的特點是：模型準(zhǔn)備和計算速度均比較快，很符合預(yù)研分析要求。4.1.3 CEM體系CEM電磁數(shù)值分析方法有兩大類，一類是有限元法，另一類是矩量法。不同的方法適用于不同的分析類型。ANSYS CEM體系根據(jù)分析目標(biāo)的特點，由兩部分構(gòu)成：1. EMAG模塊基于有限元法的高低頻電磁場分析

17、工具，適合于求解多種材料、模型細(xì)節(jié)較多但電尺寸較小的問題，通常閉域問題屬于此類，如電機(jī)、電解槽等低頻設(shè)備以及波導(dǎo)、諧振腔等高頻電子器件。2. FEKO模塊基于矩量法的高頻電磁場分析工具，適合于求解材料單一、模型細(xì)節(jié)較少的問題，但電尺寸可以很大。通常開域問題屬于此類，如輻射問題（如天線）和散射問題（如隱身）。4.2 ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境ANSYS除了提供全面和強(qiáng)大的核心分析技術(shù)外，在分析環(huán)境方面也提出創(chuàng)新性的方案ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境Workbench。多種CAE核心技術(shù)的存在為企業(yè)增加了選擇余地，對仿真工作全面性、可靠性大有裨益，因此，在大型企業(yè)進(jìn)行CAE規(guī)劃時應(yīng)該是保留甚至加大這種多樣性。

18、仿真軟件的百家爭鳴是一把雙刃劍。這把雙刃劍不利的一面是仿真技術(shù)及數(shù)據(jù)的混亂，降低仿真工作效率。所以進(jìn)行CAE規(guī)劃中應(yīng)該考慮解決這一問題，使企業(yè)內(nèi)的仿真技術(shù)及數(shù)據(jù)得到完美整合。ANSYS對此提出的觀點是：保持核心技術(shù)多樣化的同時，建立協(xié)同仿真環(huán)境。在這個環(huán)境中工作的人始終面對同一個環(huán)境，而不是在各種設(shè)計與分析程序和界面之間切換。所有的設(shè)計技術(shù)與分析技術(shù)只是這個環(huán)境的后臺技術(shù)。所有與仿真工作相關(guān)的人、技術(shù)、數(shù)據(jù)通過這個統(tǒng)一的環(huán)境協(xié)同工作，各類數(shù)據(jù)之間的交流、通訊和共享皆可在這個環(huán)境中完成。4.2.1 CAD技術(shù)與數(shù)據(jù)的協(xié)同CAD軟件是以設(shè)計為目的的技術(shù)，但現(xiàn)代CAE技術(shù)可以直接使用CAD軟件設(shè)計的

19、模型進(jìn)行仿真分析。因此，將CAD軟件納入CAE方案中規(guī)劃具有合理性。目前在國內(nèi)比較流行的CAD軟件主要有CATIA, Unigraphic, Pro/Engineer, SolidWorks, SolidEdge, MDT, Inventor等。設(shè)計數(shù)據(jù)的協(xié)同需求是現(xiàn)代企業(yè)設(shè)計工作方式的必然需求。對于大中型現(xiàn)代企業(yè)，即使在企業(yè)內(nèi)部，使用多種CAD程序也是很正常的。對于飛機(jī)、汽車、機(jī)車、船舶這樣的大型設(shè)計單位，負(fù)責(zé)不同部件設(shè)計的設(shè)計組使用的CAD程序有可能不同，但進(jìn)行整機(jī)分析的時候又必須將這些設(shè)計模型整合在一起。因此，ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境提供了解決這樣幾個問題的方案：1) 能直接讀入各種CAD

20、軟件的零部件及整機(jī)模型；2) 能在統(tǒng)一環(huán)境中從不同CAD系統(tǒng)先后讀入不同零部件模型；3) 能將這些零部件實現(xiàn)再次裝配，以便于為CAE分析提供完整的幾何模型；4) 能保留這些零部件在原始CAD系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，以便于在仿真時進(jìn)行優(yōu)化。4.2.2 CAE技術(shù)與數(shù)據(jù)的協(xié)同對于具有多類核心仿真技術(shù)的企業(yè)，分析技術(shù)與數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)該是這個仿真環(huán)境的核心目的。ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境提供了解決這樣幾個問題的方案：1) 建立CAE網(wǎng)格的技術(shù)足夠強(qiáng)大，能快速地將設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成CAE網(wǎng)格。這是一個基本需求。2) 建立的網(wǎng)格形態(tài)優(yōu)秀，滿足各類CAE軟件對網(wǎng)格形態(tài)的要求。3) 建立的網(wǎng)格可以直接生成各種仿真核心程序需要的

21、文件格式，以便在該環(huán)境中可以直接調(diào)用核心程序進(jìn)行期望的分析。4) 能直接接受各種仿真軟件生成的網(wǎng)格，這是協(xié)同需要的另一個基本需求。5) 具有快速解讀復(fù)雜CAE模型的能力。一個復(fù)雜的仿真模型可能蘊(yùn)含大量信息，即使使用同一個程序，當(dāng)你打開別人的復(fù)雜模型時也會一片茫然。如果沒有合適工具，全憑自己對程序的理解來了解這些信息可能會花費(fèi)大量的時間。6) 具有“死網(wǎng)格”的再生能力。在優(yōu)化設(shè)計時我們通常需要經(jīng)過“修改CAD模型-重新計算”的多次循環(huán)。沒有幾何模型、只有網(wǎng)格時稱為“死網(wǎng)格”，因為你不能從這些網(wǎng)格入手修改設(shè)計。當(dāng)你接受來自別人的網(wǎng)格時，得到“死網(wǎng)格”的可能性非常之大。“死網(wǎng)格”除了存檔之外沒有其它

22、價值。協(xié)同仿真環(huán)境應(yīng)該能使死網(wǎng)格再生。也就是說，應(yīng)該有一種工具允許用戶將“死網(wǎng)格”參數(shù)化，可以像CAD那樣隨意修改網(wǎng)格模型，否則協(xié)同的價值將大打折扣。4.2.3 CAD與CAE的協(xié)同設(shè)計數(shù)字化（CAD設(shè)計）和試驗數(shù)字化（CAE仿真）是產(chǎn)品研發(fā)數(shù)字化工程中不可分割的兩個方面，二者需要完美協(xié)同。此協(xié)同不只是簡單的CAE讀取CAD模型進(jìn)行分析，而是CAD和CAE之間有參數(shù)互動的能力：1) CAD的參數(shù)化模型進(jìn)入ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境時，這些參數(shù)可完整保留；2) 在用戶修改CAD模型的某些參數(shù)后，協(xié)同仿真環(huán)境只需經(jīng)過刷新操作即可修改模型的參數(shù)，此環(huán)境中的網(wǎng)格和載荷設(shè)置應(yīng)該完整保留，可直接求解；3) 協(xié)

23、同仿真環(huán)境中進(jìn)行分析優(yōu)化之后，確定了最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)，在CAD中也只需刷新操作即可將協(xié)同仿真環(huán)境中的參數(shù)讀取回來直接修改CAD環(huán)境中的模型，而不需要重新設(shè)計模型或手工修改設(shè)計參數(shù)?，F(xiàn)代CAE技術(shù)的繁榮昌盛為用戶帶來寬廣選擇余地的同時也帶來了產(chǎn)品仿真的協(xié)同需求。各種CAE程序單打獨斗的時代即將過去，這些程序之間的合作將是今后CAE發(fā)展的主要方向?，F(xiàn)在CAE世界期待一個可以整合所有CAE技術(shù)資源和數(shù)據(jù)的協(xié)同仿真環(huán)境。ANSYS Workbench作為世界唯一一款協(xié)同仿真平臺，將ANSYS公司的所有CAE技術(shù)有機(jī)組織整合，形成一個將所有與仿真工作相關(guān)的人、技術(shù)及數(shù)據(jù)納入其中的統(tǒng)一平臺，旨在搭建基于網(wǎng)絡(luò)

24、的仿真工作統(tǒng)一環(huán)境，將百家爭鳴的仿真技術(shù)和紛繁復(fù)雜的仿真數(shù)據(jù)完美整合，與仿真相關(guān)的人、部門、技術(shù)及數(shù)據(jù)在統(tǒng)一環(huán)境中協(xié)同工作，打破了目前各家CAE技術(shù)在企業(yè)信息孤立的局面，允許這些技術(shù)和數(shù)據(jù)在此平臺上整合、共享和通訊，對經(jīng)典的CAE分析觀念形成巨大沖擊。協(xié)同是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計流程發(fā)展的必然需求。時下流行的PDM滿足了產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計需求，Workbench滿足了產(chǎn)品協(xié)同仿真需求。在中國航空、航天、船舶這樣的高科技行業(yè)，企業(yè)或研究所通常會擁有多種商業(yè)CAE程序甚至自主開發(fā)的一些小型CAE軟件，協(xié)同仿真環(huán)境將為他們整合仿真技術(shù)提供極大方便。4.3 ANSYS公司的優(yōu)勢特征ANSYS公司的技術(shù)與其他CAE公

25、司的技術(shù)的對比關(guān)系總體來說是這樣的：ANSYS公司在整個技術(shù)體系優(yōu)于其他CAE公司，但在某些局部上其他公司的產(chǎn)品有優(yōu)于ANSYS的方面。本文在后面的章節(jié)將論述其他公司的技術(shù)及與ANSYS的比較。但為了節(jié)省文字，本章先將ANSYS技術(shù)優(yōu)于其他所有CAE公司的技術(shù)的給予完整闡述，后面的文字著重于其他CAE軟件與ANSYS軟件的局部比較上。4.3.1 ANSYS總體優(yōu)勢1. 仿真類型全面ANSYS滿足自然界的四大場位移場、溫度場、流場、電磁場的分析需求，具有MCAE/CFD/CEM單場分析能力，而且每一部分的分析能力都較強(qiáng)大，是ANSYS的三大技術(shù)支柱。2. 多場耦合仿真CAE技術(shù)涵蓋了計算結(jié)構(gòu)力學(xué)

26、、計算流體力學(xué)、計算電磁學(xué)等諸多學(xué)科專業(yè)，而象飛機(jī)、船舶等大型工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計對這幾個學(xué)科專業(yè)都有強(qiáng)烈的耦合場分析需求。一般的CAE軟件通常都只能解決某個學(xué)科的問題，用戶需要配置一系列由不同公司開發(fā)的、具有不同應(yīng)用領(lǐng)域的軟件組合起來以解決其實際工程問題。這不但增加了用戶投資，而且很多耦合場問題會由于不同軟件間不能有效準(zhǔn)確地傳遞數(shù)據(jù)而無法真正實現(xiàn)耦合仿真計算。能否真正完成全面耦合場分析，已經(jīng)成為現(xiàn)代CAE軟件所追求的目標(biāo)。ANSYS軟件作為融結(jié)構(gòu)、電磁、熱、流體分析技術(shù)于一身的仿真系統(tǒng)，不但擁有為業(yè)界認(rèn)可的單場分析模塊，而且由于出自同一家公司的模塊，數(shù)據(jù)傳輸不存在瓶頸，各場之間可以自由耦合分析。由

27、于其他公司通常只提供每個單場程序，所以多場耦合無從談起。許多CAE公司曾經(jīng)試圖與互補(bǔ)領(lǐng)域的公司在項目中聯(lián)合形成耦合解決方案（如MSC和Fluent公司的流固耦合方案），但不同公司的軟件產(chǎn)品在數(shù)據(jù)庫方面的巨大差異決定了這種聯(lián)合所能解決的問題相當(dāng)有限。3. 協(xié)同仿真環(huán)境ANSYS符合現(xiàn)代CAE世界的協(xié)同趨勢，提供整合多類CAE技術(shù)及數(shù)據(jù)的協(xié)同平臺協(xié)同仿真環(huán)境Workbench。其他CAE公司提供的技術(shù)以孤立核心技術(shù)為主，沒有產(chǎn)品與ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境的相對應(yīng)。MSC公司提出VPD（Virtual Product Design）的概念，但僅停留在概念級別，沒有具體的產(chǎn)品相對應(yīng)，只是將其CAE、PL

28、M產(chǎn)品統(tǒng)統(tǒng)歸納為VPD的組件，缺乏有機(jī)的組織與管理，各產(chǎn)品之間實際上仍處于孤立零散狀態(tài)。4. 研發(fā)全過程仿真現(xiàn)代CAE軟件開發(fā)商眾多，推出在不同研發(fā)階段使用的CAE軟件。有些軟件專門適用于研發(fā)前期校驗，提供初級的、最常用的功能，面向設(shè)計工程師。有些軟件適合于設(shè)計后期虛擬樣機(jī)仿真，提供完善的功能、全面的用戶可控制性，面向?qū)Ｂ毞治龉こ處熀头治鰧＜摇Ｒ灿羞m合于某專業(yè)或行業(yè)的專用軟件，提供專用化的菜單界面和功能，提高分析效率。這三個層面的CAE軟件繁多，尤其前期設(shè)計階段的CAE校驗工具不下幾十種，使用戶具有曠闊的選擇余地?，F(xiàn)在需要解決的一個問題是CAE校驗工具的“技術(shù)攀升撞墻”問題。許多公司提供設(shè)計前

29、期CAE校驗工具但不提供設(shè)計后期虛擬樣機(jī)仿真系統(tǒng)，在設(shè)計公司發(fā)現(xiàn)目前的工具不滿足分析需求，希望擴(kuò)展分析能力（也就是說，需要“技術(shù)攀升”）時，只能到另一家CAE提供商那里購買適用于設(shè)計后期虛擬樣機(jī)仿真的CAE系統(tǒng)。這樣同一個研發(fā)過程不同階段所采用的軟件之間數(shù)據(jù)格式不同，通常不能兼容。也就是說，進(jìn)行了前期校驗的仿真模型在后期的虛擬樣機(jī)仿真不能繼續(xù)使用，而需要重新建模。ANSYS公司不僅提供的這些不同層次的軟件，而且這些軟件皆基于統(tǒng)一的底層技術(shù)，是一個產(chǎn)品線上的不同層次的模塊，數(shù)據(jù)的良好兼容得到保證，實現(xiàn)前端分析工具向后端分析工具在技術(shù)平順攀升。這種攀升技術(shù)除了ANSYS公司之外，處理得較好的公司是

30、MSC.Software公司。該公司在MCAE領(lǐng)域提供這三個層面的所有技術(shù)。只是公司提供的前期設(shè)計校驗工具和后期虛擬樣機(jī)仿真系統(tǒng)不是同一個產(chǎn)品線的不同模塊，界面和數(shù)據(jù)庫皆不相同，在一定程度上阻礙了這種技術(shù)攀升的平滑性。當(dāng)然，由于不能提供CFD和CEM的求解技術(shù)，這種攀升只是在MCAE領(lǐng)域進(jìn)行。5. 高效并行計算在硬件支持方面，ANSYS不但在基于Intel-Windows架構(gòu)的微機(jī)、基于RISC-UNIX架構(gòu)的工作站、巨型向量計算機(jī)上都能夠正常工作，而且還提供統(tǒng)一的用戶交互界面、統(tǒng)一的軟件功能、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)浮動運(yùn)行能力。現(xiàn)在，ANSYS軟件超越了計算機(jī)平臺的概念，可在MPP群機(jī)系統(tǒng)、S

31、MP及其構(gòu)成的星群系統(tǒng)、局域網(wǎng)連接的工作站/PC機(jī)群、不同機(jī)型及操作系統(tǒng)的混合網(wǎng)絡(luò)上并行計算。ANSYS并行計算的常見實例有：大型飛機(jī)的整機(jī)氣動計算、整機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、整機(jī)超大規(guī)模電大尺寸高頻電磁計算等等。并行計算技術(shù)是現(xiàn)代所有CAE軟件提供商追求的目標(biāo)，但從并行效率上講都不理想。尤其現(xiàn)代計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展速度并不亞于軟件技術(shù)的發(fā)展，即便是像ANSYS這樣處于國際領(lǐng)先地位的軟件仍然有較大發(fā)展空間。4.3.2 細(xì)節(jié)技術(shù)優(yōu)勢ANSYS除了提供上述優(yōu)勢之外，還提供其它軟件所不具備的細(xì)節(jié)技術(shù)，比如雙向參數(shù)互動、自動探測裝配、變分優(yōu)化設(shè)計、“死網(wǎng)格”再生術(shù)、解讀仿真模型、頂級網(wǎng)格雕塑等技術(shù)。1. 雙向

32、參數(shù)互動CAE軟件必須可以直接使用CAD生成的模型已經(jīng)成為業(yè)界共識。目前，其他CAE軟件一直在延續(xù)使用“模型數(shù)據(jù)單向傳遞”方式。為了滿足現(xiàn)代并行設(shè)計、快速設(shè)計的要求，ANSYS引入“雙向參數(shù)互動”技術(shù)。雙向參數(shù)互動是指：CAD模型傳到CAE軟件后，CAE軟件繼承CAD模型的原有參數(shù)；CAD修改模型參數(shù)之后，CAE軟件只需刷新即可得到來自CAD模型的新參數(shù)，從而更新模型，但CAE軟件中的網(wǎng)格和載荷設(shè)置不發(fā)生變化，可直接求解；CAE軟件可直接根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計參數(shù)直接進(jìn)行必要的修改，或利用優(yōu)化設(shè)計功能得到最優(yōu)設(shè)計參數(shù)后，在CAD中只需刷新操作便更新模型。ANSYS使用CAD模型時，是在ANSYS環(huán)

33、境中建立CAD模型的“鏈接”或“映射”，本質(zhì)上講是與CAD系統(tǒng)資源共用，使用同一個CAD模型，因而不存在其他CAE軟件的CAD接口經(jīng)常發(fā)生的“丟失信息”的現(xiàn)象，而“雙向參數(shù)互動”在此模式下則成為自然而然的事情。2. 自動探測裝配現(xiàn)代CAE技術(shù)可以對相當(dāng)大規(guī)模的問題進(jìn)行分析，而且這種分析可以是復(fù)雜的接觸問題（在CAD中稱為“裝配”）。利用仿真手段可以對具有大量零部件的虛擬樣機(jī)整機(jī)進(jìn)行虛擬試驗。但是由于零部件的裝配在CAE中需要進(jìn)行“接觸”分析，而接觸分析需要建立接觸單元。此過程在其他CAE軟件中采用手工方式完成，一個虛擬整機(jī)的建立所需要的時間令人不可接受。因此，CAE軟件的自動探測裝配關(guān)系的能力

34、決定了能否進(jìn)行虛擬樣機(jī)性能仿真，是我們真正發(fā)揮CAE軟件優(yōu)勢的關(guān)鍵技術(shù)之一。ANSYS公司提供的CAD模型“鏈接”技術(shù)，在建立裝配模型“鏈接”的過程中，自動探測裝配關(guān)系，同時完成“接觸”單元的建立，無需人工干預(yù)。3. “死網(wǎng)格”再生術(shù)在優(yōu)化設(shè)計時我們通常需要經(jīng)過“修改CAD模型-重新計算”的多次循環(huán)。沒有幾何模型、只有網(wǎng)格時稱為“死網(wǎng)格”，因為你不能從這些網(wǎng)格入手修改設(shè)計。當(dāng)你在外協(xié)過程中接受來自別人的網(wǎng)格時，得到“死網(wǎng)格”的可能性非常之大?！八谰W(wǎng)格”除了存檔之外沒有其它價值。ANSYS提供的ParaMesh模塊能使死網(wǎng)格再生。該工具允許用戶將“死網(wǎng)格”參數(shù)化，可以像CAD那樣隨意修改網(wǎng)格模型

35、。這種技術(shù)對于飛機(jī)或船舶大型復(fù)雜設(shè)計需要大量外協(xié)的設(shè)計部門來說意義巨大。其實，“死網(wǎng)格”再生術(shù)就是ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境中CAE資源整合技術(shù)之一。4. 解讀仿真模型在中國航空、航天、船舶行業(yè)，企業(yè)或研究所通常會擁有多種商業(yè)CAE程序，與別人的協(xié)同工作是日常工作的一部分。協(xié)同工作過程中，經(jīng)常需要從別人那里得到某個軟件生成的CAE模型。一個復(fù)雜的CAE模型可能蘊(yùn)含大量信息，當(dāng)你打開別人的復(fù)雜模型時會一片茫然。人工解讀這些信息可能會花費(fèi)大量的時間，ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境可以快速解讀CAE模型，快速提取復(fù)雜仿真模型中的有用信息，形成CAE信息關(guān)鍵詞列表和解讀報告，可以圖示關(guān)鍵詞對應(yīng)的模型。仿真模型解讀

36、技術(shù)是ANSYS協(xié)同仿真環(huán)境中CAE資源整合的另一重要技術(shù)。5. 變分優(yōu)化技術(shù)CAE分析的最終目的是對設(shè)計提出滿足工作要求的修改意見。大多數(shù)CAE軟件都提供優(yōu)化設(shè)計功能以滿足這樣的需求。程序自動根據(jù)分析結(jié)果和設(shè)計要求、在特定的優(yōu)化算法的幫助下自動修正設(shè)計，經(jīng)過多次循環(huán)而獲得優(yōu)化的設(shè)計結(jié)果。這種技術(shù)稱為實驗設(shè)計（DOE）技術(shù)。通常CAE軟件的優(yōu)化模塊都采用DOE技術(shù)?；贒OE技術(shù)的經(jīng)典優(yōu)化方法的共同特點是需要對模型進(jìn)行大量的迭代計算。設(shè)計自變量越多，需要的迭代次數(shù)越多。對于飛機(jī)或船舶整機(jī)這樣的大型問題，設(shè)計自變量非常之多，這種經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計方法由于需要大量迭代，其實就已經(jīng)失去了優(yōu)化的意義。ANS

37、YS軟件除了提供基于DOE技術(shù)的優(yōu)化技術(shù)外，還提供一種稱為變分技術(shù)的優(yōu)化方法。這種技術(shù)深入到CAE程序內(nèi)核，在矩陣生成層次利用變分技術(shù)、網(wǎng)格隨移等高級技術(shù)，將CAE矩陣參數(shù)化，從而使CAE分析過程參數(shù)化。采用這種優(yōu)化方法，只需一次求解就可以得到整個設(shè)計空間的響應(yīng)結(jié)果，并且快速獲得最優(yōu)設(shè)計。不論設(shè)計自變量有多少，這樣一次求解時間都只是普通有限元一次求解的35倍。因此，設(shè)計自變量越多，它的優(yōu)勢越明顯。6. 頂級網(wǎng)格雕塑ANSYS ICEM堪稱世界網(wǎng)格雕塑技術(shù)泰斗，提供了強(qiáng)大的網(wǎng)格剖分能力。CFD分析技術(shù)對網(wǎng)格的要求非?？量?，沒有優(yōu)秀的網(wǎng)格劃分工具，對復(fù)雜模型創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格是艱巨的工作，而當(dāng)今世界主

38、流CFD軟件的用戶皆使用ICEM作為網(wǎng)格剖分工具。ICEM在網(wǎng)格剖分方面提出“雕塑”的概念：任意復(fù)雜的幾何體總可以在區(qū)域上劃分為多個塊體（block）的組合。使用者只需對塊體劃分網(wǎng)格，然后投射到復(fù)雜表面上。所有的網(wǎng)格形態(tài)在沒劃分之前就確定，而不像其他軟件采用的“堆砌法”，網(wǎng)格在沒“堆砌”完成之前無法確定網(wǎng)格形態(tài)。ICEM不但提供了強(qiáng)大的網(wǎng)格“雕塑”能力，而且可以讀寫世界所有知名CAE/CFD/CEM軟件的網(wǎng)格格式。航空、航天、船舶行業(yè)的企業(yè)和研究所通常擁有多種CAE/CFD/CEM，ICEM技術(shù)為這類企業(yè)提供了統(tǒng)一的網(wǎng)格解決方案，省去使用者在多種軟件之間切換的苦惱。五. MSC.Softwar

39、e公司MSC.Software公司1963年成立，開發(fā)名為SADSAM(Structural Analysis by Digital Simulation of Analog Methods)的結(jié)構(gòu)分析軟件，1965年SADSAM更名為MSC/Nastran。MSC.Software公司除了開發(fā)、銷售仿真軟件和支持服務(wù)外，還提供了廣泛的咨詢服務(wù)。該公司的產(chǎn)品包括線性和非線性分析、運(yùn)動學(xué)仿真和制造過程技術(shù)。另外，該公司還提供MSC.Linux的操作系統(tǒng)業(yè)務(wù)。根據(jù)企業(yè)分析機(jī)構(gòu) Daratech公司的數(shù)據(jù)，該公司在軟件開發(fā)方面的投入是銷售收入的15%。在2000年之前，MSC.Software公司與

40、ANSYS公司的業(yè)務(wù)較為相似，無論是在軟件產(chǎn)品銷售業(yè)績、世界市場占有率，還是CAE技術(shù)涉及的范圍和先進(jìn)度來看都是如此。這一點從兩家公司的股市業(yè)績得到了真實的反映。圖1. ANSYS和MSC的股票比較2000年以后的幾年中，兩家公司發(fā)生了較大變化。最明顯的變化是：MSC.Software向更快寬范圍的業(yè)務(wù)發(fā)展，而不是專注于CAE技術(shù)。隨著2001年7月對Advanced Enterprise Solutions公司的并購，MSC公司成為了信息系統(tǒng)和軟件的集成者，為各工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)銷售生命周期管理解決方案（PLM Solutions）。同時還發(fā)展了MSC.Linux操作系統(tǒng)業(yè)務(wù)。該公司的咨詢業(yè)務(wù)也

41、是一項重要的收入來源。2003年對MDI公司的收購是唯一還證明該公司對CAE還保留一定的投入的證據(jù)。與之形成明顯對照的是ANSYS公司在CAE技術(shù)上的專注。ANSYS公司的所有業(yè)務(wù)的拓展都圍繞仿真業(yè)務(wù)展開。比如對ICEM CFD、CFX的收購、對CAE優(yōu)化技術(shù)公司CADOE的收購，對高頻電磁程序的深入開發(fā)，都無不反映了這一點。MSC.Software的這種業(yè)務(wù)擴(kuò)展的初衷相當(dāng)好，寬范圍的業(yè)務(wù)模式可以提高公司的安全性和抗擊大能力。不過可惜的是事與愿違。2001年9.11事件是對世界各行各業(yè)企業(yè)抗擊打能力的一次考驗。9.11事件之后MSC的股票下降了1/2多，直到現(xiàn)在任徘徊不前。而ANSYS經(jīng)過暫短

42、的下降之后，反倒攀升到原來的2倍多，并一直保持到現(xiàn)在。兩家公司的股市業(yè)績真實地記錄了這種變化(圖1)。MSC.Software于1993年在國內(nèi)開辦第一家辦事處，現(xiàn)有北京、上海、深圳、成都四家辦事處。5.1 核心產(chǎn)品總體來講，MSC.software公司的CAE核心產(chǎn)品主要集中在MCAE領(lǐng)域。該公司以MSC.visualNastran命名并宣傳自己的產(chǎn)品，把其產(chǎn)品體系分為： MSC.visualNastran Enterprise, MSC.visualNastran Professiona，MSC.visualNastran Desktop和MSC.e-visualNastran。 MSC.

43、visualNastran Enterprise系列保括： MSC.Nastran，MSC.Patran，MSC.Marc，MSC.Dytran，MSC.ADAMS及 MSC.Enterprise Mvision。1. MSC.NastranMSC.Nastran是一個分析與優(yōu)化程序，用于分析結(jié)構(gòu)或機(jī)械零件的應(yīng)力、振動和熱傳遞特性。這個軟件提供了各種剛強(qiáng)度及振動分析。該程序最顯著的特點是其線性動力計算能力。對應(yīng)ANSYS公司的Mechanical模塊的線性動力分析功能。2. MSC.MarcMSC.Marc是一個通用的有限元分析程序，用于高度非線性、準(zhǔn)靜態(tài)和熱應(yīng)力分析，可求解從簡單的線性靜力問

44、題到復(fù)雜的非線性接觸、屈曲、動力學(xué)熱分、析和熱機(jī)耦合問題。該模塊最顯著的特點是非線性求解能力。對應(yīng)ANSYS公司的Mechanical模塊的非線性分析功能。3. MSC.DytranMSC.Dytran 是一個模擬固體、結(jié)構(gòu)和流體高速響應(yīng)的通用三維程序，它也可模擬復(fù)雜的非線性分析問題，如材料流動和流體結(jié)構(gòu)耦合。MSC.Dytran主要用來解決汽車、制造和造船業(yè)的各種問題。該程序的目的是模擬和分析高度非線性、短時間內(nèi)發(fā)生的事件，包括流體與結(jié)構(gòu)的相互作用或者包含結(jié)構(gòu)材料極度變形的問題。對應(yīng)于ANSYS的LS-DYNA模塊。4. MSC.ADAMS是一款歷史悠久的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析軟件。 運(yùn)動學(xué)分析能力

45、強(qiáng)大、全面。由于歷史比較悠久，所以存在效率不高、界面老舊的負(fù)面反映。對應(yīng)于ANSYS的Motion模塊。5. MSC.Fatigue建立在CAE技術(shù)基礎(chǔ)上的耐久性和損傷容限分析。對應(yīng)于ANSYS的Fe-safe模塊。6. MSC.PatranMSC.Patran 是MSC.Nastran的前后處理器。 應(yīng)用程序模塊可以加入到MSC.Patran的內(nèi)核軟件中，從而進(jìn)行普通應(yīng)力、熱機(jī)械和動力、流體、固體模擬和疲勞分析。7. MSC.Enterprise Mvision是一個客戶機(jī)服務(wù)器軟件，將MSC.Mvision數(shù)據(jù)管理技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的存取相結(jié)合，通過筆記本電腦或PC以及電話線連接就可以給用戶提

46、供各種各樣來自世界各地的工程信息。5.2 與ANSYS的比較僅就MCAE的分析功能而言，ANSYS與MSC雙方互有所長，但這種相互的優(yōu)勢都不很明顯。因此，在MCAE領(lǐng)域，二者能力相當(dāng)。在CFD和CEM領(lǐng)域，MCS沒有解決方案。5.2.1 MSC的優(yōu)勢1. 行業(yè)市場由于MSC公司基于航空航天的行業(yè)背景發(fā)展起來，所以收入來源主要集中在在航空航天和汽車市場，并占有一定市場優(yōu)勢。該行業(yè)用戶已經(jīng)習(xí)慣于該軟件的使用而不愿意改用其它公司的軟件，其他欲進(jìn)入該行業(yè)的公司需要較大投入。所以公司在此市場長期保持穩(wěn)定收入而較少遇到挑戰(zhàn)。但公司過分依賴這種優(yōu)勢已經(jīng)導(dǎo)致一種病態(tài)，這也大概是該公司在這幾年業(yè)績滑坡的主要原因

47、之一。ANSYS公司則顯得比較健康，該公司在各行各業(yè)的銷售收入皆保持在本公司總收入的20%以內(nèi)。2. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)ADAMS是一款歷史悠久的機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析軟件。較ANSYS公司的運(yùn)動學(xué)分析軟件Motion分析能力相對強(qiáng)大，也比較全面。ANSYS的Motion模塊較ADAMS推出較晚，所以功能不夠全面。但采用的計算方法較新，計算速度快，用戶界面也比較現(xiàn)代。3. 線性動力學(xué)雖然ANSYS/Mechanical的結(jié)構(gòu)分析的整體能力比Nastran強(qiáng)，但就線性振動分析而言，MSC.Nastran的分析能力比ANSYS/Mechanical略強(qiáng)，比如Nastran的模態(tài)綜合法發(fā)展較早，從使用的功能完整性和

48、使用方便性上優(yōu)于ANSYS/Mechanical。4. 工程材料庫MSC.Enterprise Mvision是一款較全面的工程材料數(shù)據(jù)庫，ANSYS公司尚無產(chǎn)品與之對應(yīng)。5.2.2 ANSYS的優(yōu)勢1. 總體優(yōu)勢ANSYS公司在總體上對MSC的優(yōu)勢參見4.3節(jié)。2. 行業(yè)市場ANSYS在各行業(yè)的銷售額保持在20%內(nèi)較MSC公司而言，ANSYS公司在行業(yè)分布是顯得比較健康，該公司在各行各業(yè)的銷售收入皆保持在本公司總收入的20%以內(nèi)。但主要收入來自航空航天、汽車、機(jī)械、電子、造船、土木工程等行業(yè)。可能正是這種健康性和ANSYS公司在CAE方面的專注性使其獲得了成功，在近四年的財務(wù)狀況比較好。3.

49、 動力學(xué)與非線性的集成ANSYS的Mechanical模塊等同于MSC.Software的Nastan及Marc的集合。Marc程序是MSC收購的軟件，核心技術(shù)一直未能與Nastran融合，所以，在非線性與動力學(xué)方面的集成性上缺陷嚴(yán)重。通常來說，結(jié)構(gòu)分析中的非線性和動力學(xué)問題并存，線性動力分析在Nastran中進(jìn)行，需要完成非線性分析時又不得不轉(zhuǎn)換到具有完全不同的界面和數(shù)據(jù)庫的Marc軟件中完成。而ANSYS的Mechanical動力學(xué)和非線性分析能力在同一個界面下工作，數(shù)據(jù)庫也完全統(tǒng)一，所以在使用方面更方便一些。4. 顯式動力學(xué)MSC.Dytran和ANSYS LS-DYNA都是顯式動力學(xué)分

50、析程序，Dytran是另外的一批人員在ANSYS LS-DYNA 1987年的公開代碼上發(fā)展而成。由于對初始架構(gòu)的不理解，導(dǎo)致在程序功能拓展方面很不順利，致使此程序功能不完善，效率較低。目前已經(jīng)被迫停止開發(fā)。5. 復(fù)合材料計算ANSYS公司提供的復(fù)合材料計算功能在大量的工程計算中得到良好驗證。復(fù)合材料在計算過程中需要考慮單層材料破壞、層間粘接的剪切破壞以及破壞之后應(yīng)力的重新分配。ANSYS對受載結(jié)構(gòu)從小變形、大變形、屈曲乃至破壞的全過程跟蹤預(yù)測的結(jié)果非常精確，而MSC.Nastran的許多用戶反映Nastran的計算結(jié)果通常會高于實際結(jié)果，有時甚至得不到非線性屈曲現(xiàn)象，對設(shè)計的指導(dǎo)意義較小。6

51、. 疲勞計算MSC.Fatigue和ANSYS Fe-safe模塊皆是疲勞計算模塊。疲勞問題由于在理論上未能很好的解決，所以所有的計算程序都不能得到很好的結(jié)果。對于疲勞壽命，通常的結(jié)算結(jié)果在實驗結(jié)果的0.110倍之間屬正常，MSC.Fatigure便屬于此類情況。Fe-safe模塊由于功能細(xì)致，考慮目前理論上認(rèn)為影響疲勞壽命的所有因素，所以計算結(jié)果通常在實驗結(jié)果的0.33倍之間。六. Fluent公司FLUENT是世界主要的商業(yè)CFD軟件及服務(wù)供應(yīng)商之一。提供通用CFD軟件連及其CFD咨詢業(yè)務(wù)。FLUENT公司成立于1983年，前身為Creare Inc.。FLUENT第一個版本于1983年1

52、0月發(fā)布，隨著業(yè)務(wù)的成功和發(fā)展，1988年FLUENT集團(tuán)在Creare成立了一個獨立公司，總部在Lebanon, New Hampshire。1995年8月，F(xiàn)luent Inc.被位于拉哥尼亞的Aavid Thermal Technologies, Inc，New Hampshire-based公司收購。這家公司專門致力于電子系統(tǒng)的熱控制。1996年1月Aavid股票在美國上市。1996年5月FLUENT收購了Fluid Dynamics International。1997年FLUENT收購Polyflow S.A.，該軟件主要用于層流分析。2000年1月Aavid Thermal Te

53、chnologies與Willis Stein 及其合伙人擁有的私人投資公司合并。FLUENT的客戶分布在諸如汽車、航天、化學(xué)和材料處理、發(fā)電、生物醫(yī)學(xué)、通風(fēng)空調(diào)火災(zāi)以及電子等行業(yè)。6.1 核心產(chǎn)品FLUENT公司核心產(chǎn)品包括前處理產(chǎn)品：GAMBIT，G/Turbo, TGrid；求解器：FLUENT6，F(xiàn)lowizard，F(xiàn)IDAP，POLYFLOW；專用軟件：ICEPAK，AIRPAK， MixSim。6.1.1 前處理包括GAMBIT，G/Turbo，TGrid1GAMBIT通用建模和網(wǎng)格生成工具FLUENT自行開發(fā)的中級幾何建模和網(wǎng)格劃分工具。有ACIS、STEP、IGES格式的文件導(dǎo)

54、入接口，有簡潔的實體建模工具和簡單的布爾運(yùn)算功能。對相對簡單的幾何模型，能通過將幾何體分解來形成結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格；同時，GAMBIT可以創(chuàng)建三角形面網(wǎng)格和四面體體網(wǎng)格。2G/Turbo CFD前處理G/Turbo是面向旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)用的快速生成網(wǎng)格的工具。使用葉型截面基本設(shè)計定義，及少量的用戶輸入，可以生成軸流、徑流和混流旋轉(zhuǎn)機(jī)械網(wǎng)格。G/Turbo提供非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，功能包括：n 葉片和流動生成；n 拓?fù)浞纸鈔 邊、面和邊界層及體網(wǎng)格生成3TGrid CFD 前處理TGrid進(jìn)行高級混合體網(wǎng)格生成，利用懸掛節(jié)點的六面體，四面體，金字塔和棱柱層（楔型或六面體），2-D三角形和四邊形網(wǎng)格劃分。6.

55、1.2 求解器包括FLUENT6，F(xiàn)lowizard，F(xiàn)IDAP，POLYFLOW1FLUENT6通用的CFD求解器?；谟邢摅w積法，支持結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等網(wǎng)格類型。包括流動、換熱、多相流、化學(xué)反應(yīng)、自由表面、多重參考坐標(biāo)系、動網(wǎng)格等總多分析功能。2Flowizard：流場分析向?qū)В瑢τ诤唵蔚牧鲃訂栴}不需要過多的CFD經(jīng)驗可以完成。FloWizard共享FLUENT 6求解器，提供完全兼容的先進(jìn)CFD工具。該工具面向偶爾使用CFD的用戶和非專家用戶。3FIDAP： 基于有限元方法的CFD模塊，F(xiàn)IDAP用于聚合物加工過程，薄膜鍍層，生物醫(yī)學(xué)，半導(dǎo)體晶體生長，玻璃加工和相關(guān)領(lǐng)域。4POLYFLO

56、W：主要分析聚合物加工和玻璃成型，包括擠出模設(shè)計，吹塑，纖維紡紗，擠出機(jī)等材料處理等過程。6.1.3 專用軟件1ICEPAKICEPAK 分析電子冷卻的CFD工具。它滿足電子工程師和產(chǎn)品設(shè)計師面對的日益增加的小型化和大功率散熱的需求。2AIRPAKAIRPAK是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計的模塊。能夠模擬空氣流動、傳熱、污染物傳輸和通風(fēng)系統(tǒng)熱舒適性。3MixSim完全交互模擬工具，專門設(shè)計用來進(jìn)行攪拌混合容器的流場模擬?？梢越o出流動模式和其它諸如化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象，能夠可視化并報告積分結(jié)果。6.2 與ANSYS CFD的比較FLUENT 和ANSYS CFD的優(yōu)勢比較可以概括為第一代CFD軟件和第二代

57、CFD軟件的比較。FLUENT軟件是第一代的CFD軟件，誕生在上世紀(jì)80年代，技術(shù)成熟，模型全面。而ANSYS CFD軟件則是采用上世紀(jì)90年代后期最新的CFD技術(shù)，在網(wǎng)格劃分、數(shù)值精度、收斂穩(wěn)定性等方面均有突出的表現(xiàn)。6.2.1 FLUENT的優(yōu)勢1. 行業(yè)市場由于FLUENT屬于第一代的CFD軟件，歷史悠久，技術(shù)成熟。所以FLUENT公司的市場知名度很大，市場份額也較大。FLUENT軟件目前在各個行業(yè)都有較強(qiáng)的市場基礎(chǔ)。但正是因為其固守成熟的第一代CFD技術(shù)，不可避免地繼承了第一代CFD技術(shù)的普遍缺點，即收斂性差，復(fù)雜幾何模型難以處理。這個缺點也正在影響FLUENT的市場份額。2. 物理模型FLU