UG有限元分析教程

UG有限元分析教程一、概述UG（UnigraphicsN）是一款廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計和制造領(lǐng)域的綜合性軟件工具，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、仿真和制造等各個環(huán)節(jié)。UG有限元分析（FiniteElementAnalysis，簡稱FEA）是UG軟件的一個重要模塊，用于對各種工程結(jié)構(gòu)進行性能分析和優(yōu)化設(shè)計。該模塊廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、船舶制造、建筑和許多其他領(lǐng)域，幫助企業(yè)優(yōu)化設(shè)計，降低風(fēng)險和提高產(chǎn)品性能。UG有限元分析教程將詳細探討這一強大工具的功能和具體應(yīng)用方法。在現(xiàn)代工程中，了解并正確使用有限元分析是一項極為重要的技能。因為在實際產(chǎn)品的制造過程中，工程結(jié)構(gòu)的性能和安全性需要通過科學(xué)的分析方法來評估。通過UG有限元分析，設(shè)計師可以在設(shè)計階段就預(yù)測并優(yōu)化結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，例如強度、疲勞、振動、流體動力學(xué)和熱傳導(dǎo)等性能。這種能力不僅可以減少原型試驗的數(shù)量和成本，還能大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)計效率。UG有限元分析模塊支持復(fù)雜的幾何建模，并且具備高效的網(wǎng)格生成和優(yōu)化功能，能夠處理復(fù)雜的仿真問題。它還提供了豐富的后處理工具，幫助用戶直觀地理解分析結(jié)果，為設(shè)計決策提供有力支持。本教程旨在幫助初學(xué)者快速掌握UG有限元分析的基本知識和操作技巧，同時也為經(jīng)驗豐富的工程師提供一個全面深入了解UG有限元分析的平臺。教程內(nèi)容包括基礎(chǔ)概念的講解、仿真模型的創(chuàng)建和驗證、材料的設(shè)置和應(yīng)用、分析的自動化設(shè)置與求解流程等各個環(huán)節(jié)，以構(gòu)建堅實的理論基礎(chǔ)并掌握實際技能為最終目標(biāo)。通過學(xué)習(xí)本教程，讀者將能夠獨立完成各種工程結(jié)構(gòu)的有限元分析工作，為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計提供強有力的技術(shù)支持。1.有限元分析（FEA）概述有限元分析（FEA）是一種數(shù)值分析方法，廣泛應(yīng)用于工程和科學(xué)領(lǐng)域，用于求解各種復(fù)雜的物理問題。在產(chǎn)品設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和性能評估等方面，有限元分析發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該方法基于數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)的結(jié)合，通過將復(fù)雜的連續(xù)體劃分為有限數(shù)量的離散單元，對每個單元進行近似分析，從而求解整個系統(tǒng)的響應(yīng)。這些響應(yīng)可能包括應(yīng)力分布、位移、熱傳導(dǎo)等物理量的變化。有限元分析的基本原理包括建立數(shù)學(xué)模型、劃分網(wǎng)格和求解方程等步驟。根據(jù)問題的物理特性和邊界條件建立數(shù)學(xué)模型，這通常涉及到定義材料的屬性、施加外部載荷和定義幾何形狀等。將模型劃分為有限數(shù)量的離散單元，每個單元都有一組方程來描述其內(nèi)部物理行為。通過求解這些方程，可以得到系統(tǒng)的響應(yīng)。有限元分析在工業(yè)設(shè)計、航空航天、汽車制造、土木工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它可以幫助工程師在設(shè)計階段預(yù)測產(chǎn)品的性能，從而優(yōu)化設(shè)計方案、減少試驗成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。有限元分析還可以用于評估結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，幫助工程師識別潛在的缺陷和風(fēng)險，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M行改進。有限元分析是一種強大的數(shù)值分析工具，用于解決各種復(fù)雜的物理問題。本教程將詳細介紹UG軟件中的有限元分析功能，幫助讀者掌握使用該方法進行產(chǎn)品設(shè)計和分析的技能。在接下來的章節(jié)中，我們將詳細介紹有限元分析的原理、步驟和應(yīng)用實例等。2.UGNX在有限元分析中的應(yīng)用UGN不僅是一款強大的三維CAD設(shè)計軟件，其在有限元分析（FEA）領(lǐng)域的應(yīng)用也極為廣泛。通過將UGN與專業(yè)的有限元分析工具集成，工程師能夠更快速、更準(zhǔn)確地完成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和流體分析。本節(jié)將詳細介紹UGN在有限元分析中的應(yīng)用。UGN提供了強大的建模功能，能夠創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀和精細的網(wǎng)格劃分，這是有限元分析的基礎(chǔ)。通過UGN的內(nèi)置工具，用戶可以輕松創(chuàng)建高質(zhì)量的有限元模型，避免了傳統(tǒng)手動建模的繁瑣和誤差。UGN的有限元分析模塊支持多種分析類型，包括靜態(tài)分析、動態(tài)分析、熱分析和流體分析等。這使得UGN能夠廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)和領(lǐng)域的工程問題求解。無論是汽車、航空航天、機械還是電子等領(lǐng)域，UGN都能提供可靠的有限元分析解決方案。UGN的求解器性能優(yōu)異，能夠處理大規(guī)模復(fù)雜問題的求解。其強大的后處理能力使得用戶能夠輕松查看和分析仿真結(jié)果，從而更好地理解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、變形情況以及流體流動等細節(jié)。這對于工程師進行產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化、性能評估和故障預(yù)測等至關(guān)重要。UGN還提供了與其他CAD和仿真軟件的良好兼容性，使得用戶在數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作方面更加便捷。通過與其他軟件的集成，UGN的有限元分析能力得到了進一步的增強。UGN在有限元分析領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛且具有顯著優(yōu)勢。通過其強大的建模、求解和后處理功能，以及與其他軟件的良好兼容性，UGN為工程師提供了一種高效、可靠的有限元分析解決方案。無論是在產(chǎn)品設(shè)計、性能評估還是故障預(yù)測等方面，UGN都能發(fā)揮重要作用。3.本教程的目的和學(xué)習(xí)目標(biāo)隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機技術(shù)的飛速進步，有限元分析（FEA）在產(chǎn)品設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析和性能優(yōu)化等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。UG作為一種功能強大的計算機輔助設(shè)計和工程仿真軟件，其有限元分析模塊更是受到眾多工程師和科研人員的青睞。本教程旨在幫助讀者全面理解和掌握UG有限元分析的方法和技巧，提高解決實際工程問題的能力。通過本教程的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)能掌握UG有限元分析的基本原理和概念，熟悉有限元分析的基本步驟和流程。學(xué)員將學(xué)會如何建立有效的有限元模型，如何對模型進行網(wǎng)格劃分、材料屬性賦予、邊界條件設(shè)置等操作。學(xué)員還將了解如何進行仿真分析，包括靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析、熱分析等多種類型，并學(xué)會如何利用后處理功能查看和分析仿真結(jié)果。本教程還將強調(diào)理論學(xué)習(xí)和實踐操作相結(jié)合的重要性，鼓勵學(xué)員通過實際操作和案例分析來鞏固知識，提高實戰(zhàn)能力。二、UG有限元分析基礎(chǔ)在《UG有限元分析教程》的這一部分，我們將深入探討UG有限元分析的基本原理和核心概念。有限元分析（FEA）是一種數(shù)值技術(shù)，用于解決工程中的復(fù)雜問題，特別是在模擬物理系統(tǒng)的行為方面。UG軟件提供了強大的有限元分析工具，幫助工程師對各種結(jié)構(gòu)和材料在各種條件下的性能進行精確預(yù)測。有限元方法概述：有限元方法（FEM）是一種數(shù)值技術(shù)，通過將復(fù)雜的物理系統(tǒng)劃分為有限數(shù)量的簡單元素或單元來解決問題。這些單元通過節(jié)點連接，并在每個單元上應(yīng)用物理定律（如應(yīng)力、應(yīng)變和位移）。通過這種方式，復(fù)雜的連續(xù)問題被簡化為更容易解決的形式?；靖拍罱榻B：在UG有限元分析中，我們需要理解幾個核心概念，包括節(jié)點、元素、載荷和邊界條件等。節(jié)點是單元的交點，元素是這些節(jié)點之間的連接結(jié)構(gòu)。載荷是施加在模型上的外部力或壓力，而邊界條件定義了模型在特定條件下的行為（如固定位置或溫度）。模型建立過程：使用UG進行有限元分析通常涉及以下步驟：創(chuàng)建或?qū)霂缀文Ｐ?、定義材料屬性、劃分網(wǎng)格以創(chuàng)建有限元模型、施加載荷和邊界條件以及運行分析。UG提供了直觀的工具和強大的自動化功能，簡化了這一過程。應(yīng)用領(lǐng)域：有限元分析廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，包括機械工程、土木工程、航空航天、汽車制造等。通過UG的有限元分析功能，工程師可以預(yù)測和優(yōu)化設(shè)計，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。在本教程的后續(xù)部分中，我們將詳細介紹如何在UG中進行有限元分析的每一步，并通過實例演示如何應(yīng)用這些知識來解決實際問題。通過學(xué)習(xí)本教程，您將掌握使用UG進行有限元分析的基本技能，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于自己的工程項目中。1.UGNX界面和基礎(chǔ)操作UGN（UnigraphicsN）是一款功能強大的三維CADCAMCAE軟件，廣泛應(yīng)用于機械、模具、汽車、航空航天等領(lǐng)域。在進行有限元分析之前，首先需要熟悉UGN的基本界面和常用操作。UGN的界面設(shè)計直觀且易于使用。主界面主要包括菜單欄、工具欄、特征樹、工作區(qū)和狀態(tài)欄等部分。特征樹：顯示當(dāng)前模型的幾何特征，可以通過修改特征樹中的對象來修改模型。工作區(qū)：用于顯示模型的三維視圖，可以進行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作。UGN允許用戶根據(jù)自己的習(xí)慣進行界面定制，如工具欄的定制、快捷鍵的設(shè)置等。通過自定義設(shè)置，可以提高工作效率，減少不必要的操作。掌握UGN的基本界面和常用操作是進行有限元分析的基礎(chǔ)。通過熟悉這些基本操作，可以更快地進入有限元分析的學(xué)習(xí)過程。2.有限元分析的基本原理有限元分析（FiniteElementAnalysis，簡稱FEA）是一種數(shù)值分析方法，用于求解復(fù)雜的物理問題。該方法將連續(xù)的物理系統(tǒng)離散成有限數(shù)量的單元，這些單元通過節(jié)點相互連接。通過求解每個單元的近似解，然后組合這些解以得到整個系統(tǒng)的解。在有限元分析中，問題的定義域被劃分為一系列互不重疊的單元，這些單元之間僅在它們的公共節(jié)點上相互連接。每個單元都有一個近似的函數(shù)，通常被稱為插值函數(shù)或形狀函數(shù)，該函數(shù)定義了單元內(nèi)部任一點的未知物理量（如位移、應(yīng)力等）與單元節(jié)點上已知物理量之間的關(guān)系。通過引入一個或多個場變量（如位移、溫度等）來描述物理現(xiàn)象。這些場變量在單元內(nèi)部的變化可以通過形狀函數(shù)來描述。通過選擇適當(dāng)?shù)男螤詈瘮?shù)，可以使得單元內(nèi)部場變量的變化滿足一定的物理規(guī)律，如彈性力學(xué)中的應(yīng)變位移關(guān)系。有限元分析的核心思想是將連續(xù)的物理系統(tǒng)離散化，并通過求解每個單元的近似解來逼近整個系統(tǒng)的真實解。這種方法在處理復(fù)雜物理問題時具有很高的靈活性和準(zhǔn)確性，因此被廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的各種分析計算中。在進行有限元分析時，還需要選擇合適的單元類型、確定合適的材料參數(shù)、施加正確的邊界條件等。這些因素都會影響到有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在進行有限元分析時，需要仔細考慮這些因素，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣泶_保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.建模要求與注意事項模型幾何尺寸要準(zhǔn)確：確保模型各部分的尺寸與實際情況相符，避免尺寸誤差導(dǎo)致分析結(jié)果偏差。材料屬性要準(zhǔn)確：正確設(shè)置材料的彈性模量、泊松比等參數(shù)，以反映材料的真實性能。邊界條件要準(zhǔn)確：根據(jù)實際問題設(shè)置合理的約束和載荷條件，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。簡化模型：在保證分析精度的前提下，對模型進行適當(dāng)簡化，減少計算量，提高分析效率。合理劃分網(wǎng)格：根據(jù)模型特點和分析需求，選擇合適的網(wǎng)格劃分方法，確保網(wǎng)格質(zhì)量，避免出現(xiàn)過密或過疏的網(wǎng)格?？紤]接觸問題：對于存在接觸問題的模型，合理設(shè)置接觸類型和接觸參數(shù)，確保接觸界面的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。避免模型自交：在建模過程中，確保模型各部分之間不存在自交現(xiàn)象，以免影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢查模型完整性：在提交分析之前，仔細檢查模型是否完整，包括幾何尺寸、材料屬性、邊界條件等。驗證分析結(jié)果：對分析結(jié)果進行驗證，確保分析結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性?？梢酝ㄟ^與實驗結(jié)果進行對比，或者采用其他分析方法進行驗證。三、UG建模環(huán)境在進行UG有限元分析之前，首先需要在UG軟件中創(chuàng)建所需的模型。UG（UnigraphicsN）是一款功能強大的三維CAD軟件，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、工程分析和制造領(lǐng)域。新建模型：啟動UG軟件后，選擇“新建”選擇適當(dāng)?shù)哪０澹ㄈ缌慵?、裝配體等），然后設(shè)置模型的名稱和位置，即可開始創(chuàng)建模型?；窘９ぞ撸篣G提供了豐富的建模工具，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、混合等，用于創(chuàng)建各種復(fù)雜的形狀。這些工具都可在“插入”菜單下找到。編輯和修改模型：如果需要修改已創(chuàng)建的模型，可以使用UG提供的編輯工具，如移動、縮放、鏡像等。還可以使用布爾運算（如并集、交集、差集）來組合或修改模型。創(chuàng)建和分析特征：在UG中，可以創(chuàng)建各種特征，如孔、倒角、拔模等。這些特征可以通過在“插入”菜單下選擇相應(yīng)的命令來創(chuàng)建。創(chuàng)建特征后，還可以對它們進行分析，如檢查干涉、評估質(zhì)量等。導(dǎo)入和導(dǎo)出模型：UG支持多種文件格式，可以方便地將其他軟件創(chuàng)建的模型導(dǎo)入到UG中，或者將UG中的模型導(dǎo)出到其他軟件。這對于與其他設(shè)計或分析軟件的協(xié)同工作非常有用。設(shè)置材料屬性：在進行有限元分析之前，需要為模型中的各個部分指定適當(dāng)?shù)牟牧蠈傩?，如密度、彈性模量、泊松比等。這些屬性可以在UG的材料數(shù)據(jù)庫中找到，也可以自定義。通過熟悉和掌握UG的建模環(huán)境，用戶可以高效地創(chuàng)建和分析復(fù)雜的模型，為有限元分析做好準(zhǔn)備。1.實體建模實體建模是有限元分析（FEA）的基礎(chǔ)。在開始分析之前，你需要創(chuàng)建準(zhǔn)確的模型，以便正確地反映你的產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)。在UG中，你可以使用其強大的建模工具來創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀。UG提供了多種建模方法，包括直接建模、裝配建模和自頂向下建模等。根據(jù)你的需求，選擇最適合的建模方法。使用UG的建模工具，如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等，創(chuàng)建基礎(chǔ)幾何形狀。這些基礎(chǔ)形狀將構(gòu)成你的模型的基礎(chǔ)。通過布爾運算（如并集、交集、差集）和特征操作（如倒角、圓角、拔模等），你可以創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀。在創(chuàng)建模型后，仔細檢查以確保其準(zhǔn)確性。檢查是否有重疊、間隙或其他可能導(dǎo)致分析錯誤的幾何問題。如果你已經(jīng)在其他CAD軟件中創(chuàng)建了模型，你可以使用UG的導(dǎo)入功能將其導(dǎo)入到UG中。確保在導(dǎo)入過程中選擇正確的導(dǎo)入選項，以保持模型的完整性。在創(chuàng)建模型后，你可以使用UG的優(yōu)化工具來優(yōu)化模型，以減少分析時間并提高準(zhǔn)確性。你可以合并重復(fù)的面或體，刪除未使用的特征，或簡化復(fù)雜的幾何形狀。在完成模型創(chuàng)建后，將其保存為適當(dāng)?shù)奈募袷?，以便在后續(xù)的有限元分析中使用。2.裝配建模在UG中進行有限元分析，裝配建模是一個重要的步驟。裝配建模不僅可以幫助你理解產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)和各部件之間的關(guān)系，還可以確保在后續(xù)的分析過程中，各部件能夠正確地相互作用。你需要將各個部件導(dǎo)入到UG中。這可以通過“文件”菜單中的“導(dǎo)入”選項完成。在導(dǎo)入過程中，你需要確保部件的坐標(biāo)系與你的分析坐標(biāo)系一致，或者至少是可以轉(zhuǎn)換到分析坐標(biāo)系的。導(dǎo)入部件后，你可以使用UG的裝配功能將它們組裝在一起。在裝配過程中，你可以定義部件之間的約束關(guān)系，如固定、旋轉(zhuǎn)、平移等。這些約束關(guān)系將影響到你的分析結(jié)果。完成裝配后，你需要仔細檢查裝配是否正確。你可以通過查看部件之間的約束關(guān)系，以及部件在裝配中的位置和方向來確認。你需要從裝配模型中創(chuàng)建用于分析的分析模型。分析模型應(yīng)該只包含你關(guān)心的部分，以及它們之間的相互作用。你可以使用UG的布爾操作來創(chuàng)建分析模型。在進行有限元分析時，裝配建模是一個非常重要的步驟。通過正確的裝配建模，你可以確保你的分析結(jié)果是準(zhǔn)確的，并且可以幫助你更好地理解產(chǎn)品的性能。四、UG有限元分析流程模型準(zhǔn)備：你需要將你的模型導(dǎo)入到UG中。如果你的模型已經(jīng)在其他CAD軟件中創(chuàng)建，你可以使用UG的導(dǎo)入功能將其導(dǎo)入。你需要對模型進行必要的簡化，例如去除小的特征，合并小的面等，以便進行有限元分析。材料屬性定義：在UG中，你需要定義模型的材料屬性，如彈性模量、泊松比等。這些屬性將影響有限元分析的結(jié)果。網(wǎng)格劃分：網(wǎng)格劃分是有限元分析的關(guān)鍵步驟。在UG中，你可以使用自動或手動的方式對模型進行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格的質(zhì)量和大小將直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。邊界條件和載荷定義：你需要定義模型的邊界條件和載荷。邊界條件包括固定約束、對稱約束等，載荷包括力、壓力、溫度等。求解：完成上述步驟后，你可以開始進行有限元分析。UG會自動計算模型在給定邊界條件和載荷下的響應(yīng)。后處理：分析完成后，你可以查看結(jié)果。UG提供了豐富的后處理功能，如云圖等值線圖、變形圖等，幫助你理解分析結(jié)果。1.創(chuàng)建有限元模型你需要導(dǎo)入一個已經(jīng)存在的模型，或者直接在UG中創(chuàng)建一個新的模型。UG支持多種文件格式，包括STEP、IGES、Parasolid等，使得從其他CAD軟件導(dǎo)入模型變得相對簡單。選擇合適的單元類型對于有限元分析至關(guān)重要。UG提供了多種單元類型，包括殼單元、實體單元、梁單元等，每種單元類型都有其適用的場景。殼單元適用于薄壁結(jié)構(gòu)，而實體單元適用于復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。劃分網(wǎng)格是將連續(xù)模型轉(zhuǎn)化為離散有限元模型的關(guān)鍵步驟。UG提供了多種網(wǎng)格劃分方法，包括自動劃分和手動劃分。自動劃分方法可以快速生成網(wǎng)格，但可能無法滿足所有需求。手動劃分方法雖然較為繁瑣，但能夠更精確地控制網(wǎng)格的密度和形狀。在劃分網(wǎng)格后，需要為每個單元定義材料屬性，包括密度、彈性模量、泊松比等。這些屬性將影響有限元分析的結(jié)果。需要設(shè)置邊界條件和載荷。邊界條件定義了模型在特定位置上的約束，而載荷則定義了模型所受到的力或溫度等外部因素。2.定義載荷和邊界條件載荷是引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外部或內(nèi)部因素。在有限元分析中，載荷可以是多種多樣的，包括但不限于機械力、壓力、溫度、電磁場等。機械載荷：如靜力、動力載荷、慣性力等，可以通過在模型上直接施加力或力矩來定義。這些載荷可以是恒定的，也可以是隨時間變化的。對于復(fù)雜動態(tài)問題，需要仔細分析和設(shè)置載荷的變化曲線。熱載荷：溫度變化會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此在涉及熱分析的有限元模型中，必須定義適當(dāng)?shù)臏囟容d荷。溫度可以在特定區(qū)域以恒定的方式分布，也可以隨時間變化。邊界條件描述了結(jié)構(gòu)在模擬過程中的限制條件，如固定點、約束運動等。這些條件限制了結(jié)構(gòu)的變形方式，從而影響結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布。常見的邊界條件包括：位移約束：在模型的某些節(jié)點或區(qū)域上設(shè)置位移約束，限制其在特定方向上的位移或旋轉(zhuǎn)。這些約束可以是固定的（即節(jié)點位置保持不變），也可以是彈性約束（即節(jié)點可以在一定范圍內(nèi)移動）。應(yīng)變約束：在某些情況下，可能需要限制結(jié)構(gòu)的應(yīng)變大小或應(yīng)變率。這些約束通常應(yīng)用于材料的疲勞分析或斷裂分析。對于復(fù)雜的模型，可能需要使用多個載荷和邊界條件組合進行模擬分析。在完成定義后，進行模型完整性檢查，確保沒有遺漏任何重要條件或設(shè)置錯誤。同時要注意其間的相互作用和可能產(chǎn)生的相互影響。通過這種方式，您將能夠成功地完成有限元分析的關(guān)鍵步驟之一并為獲得準(zhǔn)確結(jié)果奠定基礎(chǔ)。3.運行和監(jiān)控分析過程在完成模型的建立和參數(shù)設(shè)置之后，接下來就是運行和監(jiān)控有限元分析的過程。這一步是整個分析過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接影響到最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在運行分析之前，首先要確保所有的設(shè)置都是正確的，包括材料屬性、邊界條件、載荷和約束等。一旦確認無誤，就可以開始運行分析。在運行過程中，要密切關(guān)注分析的狀態(tài)和進度，確保分析順利進行。UG提供了強大的監(jiān)控工具，可以幫助用戶實時監(jiān)控分析過程。通過這些工具，可以查看分析的進度條、內(nèi)存使用情況、計算時間等信息。如果發(fā)現(xiàn)分析過程中出現(xiàn)異常，如內(nèi)存溢出或計算時間過長，需要及時調(diào)整參數(shù)或模型設(shè)置，以確保分析的順利進行。用戶還可以利用UG的可視化功能，在分析的各個階段查看模型的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等結(jié)果。這有助于理解模型的性能表現(xiàn)，并據(jù)此調(diào)整設(shè)計或優(yōu)化模型。通過這種方式，可以有效地監(jiān)控和分析模型的性能表現(xiàn)，確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。運行和監(jiān)控分析過程是UG有限元分析中不可或缺的一環(huán)。通過合理的設(shè)置和有效的監(jiān)控，可以確保分析的準(zhǔn)確性和可靠性，為設(shè)計提供有力的支持。4.結(jié)果評估與優(yōu)化評估階段需要重點關(guān)注以下幾點：你需要確定分析的響應(yīng)（例如應(yīng)力、應(yīng)變、位移等）是否在預(yù)期范圍內(nèi)；查看分析中的任何潛在失效模式并確定其對整體結(jié)構(gòu)的影響；驗證模型的準(zhǔn)確性以及任何假設(shè)的合理性。評估過程中可能會涉及對數(shù)據(jù)的可視化處理，例如使用UG的圖形后處理功能來直觀地查看和分析結(jié)果。這可以幫助你更好地理解分析結(jié)果并發(fā)現(xiàn)潛在的問題。五、高級功能與應(yīng)用案例《UG有限元分析教程》的高級功能與應(yīng)用案例部分涵蓋了UG軟件的強大功能與廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的實踐知識。這一章節(jié)詳細介紹了UG軟件在復(fù)雜工程與產(chǎn)品設(shè)計中的有限元分析（FEA）高級應(yīng)用，包括對特定領(lǐng)域的特殊分析功能的深入探討和案例分析。高級功能介紹：UG有限元分析的高級功能包括但不限于非線性分析、動力學(xué)分析、流體分析以及多物理場耦合分析。這些功能在解決復(fù)雜工程問題時具有極高的實用價值。UG軟件提供了強大的工具集，能夠處理復(fù)雜的幾何形狀，執(zhí)行高效穩(wěn)定的求解，并提供詳盡的結(jié)果可視化分析。應(yīng)用案例分析：這部分將結(jié)合實例詳細介紹UG有限元分析在實際工程中的應(yīng)用。包括但不限于汽車制造、航空航天、機械部件設(shè)計、電子產(chǎn)品的熱設(shè)計等領(lǐng)域的應(yīng)用案例。讀者可以通過這些案例了解到如何利用UG軟件進行應(yīng)力分析、優(yōu)化設(shè)計、失效預(yù)測等。案例分析還將涉及到模型準(zhǔn)備、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果解析等方面的具體步驟和技巧。特殊行業(yè)應(yīng)用：針對不同行業(yè)的特點和需求，本章還將介紹UG有限元分析在特定領(lǐng)域的應(yīng)用，如復(fù)合材料分析、斷裂力學(xué)分析以及多體系統(tǒng)動力學(xué)分析等。這些內(nèi)容將有助于讀者了解UG軟件在各自領(lǐng)域的具體應(yīng)用，并學(xué)習(xí)如何利用這些功能解決實際問題。高級功能使用技巧：在這一章節(jié)的最后部分，將介紹一些使用UG有限元分析高級功能的技巧和經(jīng)驗分享。包括如何優(yōu)化求解過程、提高計算效率、處理復(fù)雜模型等方面的方法和策略。這些技巧將有助于讀者更好地掌握UG軟件，提高工作效率和準(zhǔn)確性?！禪G有限元分析教程》的高級功能與應(yīng)用案例部分將幫助讀者全面了解UG軟件在有限元分析領(lǐng)域的強大功能和實際應(yīng)用價值，并為讀者提供解決復(fù)雜工程問題的實用方法和技巧。1.非線性有限元分析（NLFEA）好的，接下來我會撰寫《UG有限元分析教程》中關(guān)于“非線性有限元分析（NLFEA）”的部分段落內(nèi)容：隨著工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和應(yīng)用環(huán)境的多樣化，許多實際問題涉及材料的非線性行為。傳統(tǒng)的線性有限元分析方法在這些情況下往往無法準(zhǔn)確模擬和預(yù)測結(jié)構(gòu)的性能。引入非線性有限元分析（NLFEA）變得至關(guān)重要。NLFEA能夠捕捉材料非線性行為的真實響應(yīng)，更精確地評估結(jié)構(gòu)在不同工況下的表現(xiàn)。本章節(jié)將重點介紹NLFEA的基本概念、原理和其在UG有限元分析中的應(yīng)用。在有限元的理論體系中，非線性問題特指單元變形或者外力影響非線性的那些問題。相較于線性分析，非線性有限元分析不僅考慮材料對變形的響應(yīng)行為為線性的情況，還要充分考慮非線性材料的力學(xué)特性以及不同情況下的變化規(guī)律。這使得NLFEA具有處理更為復(fù)雜、多變結(jié)構(gòu)和實際問題的能力。非線性的來源廣泛，主要包括幾何非線性、材料非線性和邊界條件非線性等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對數(shù)值模擬的要求提高，非線性有限元分析的精度和效率成為研究的重點。UG軟件提供了強大的NLFEA工具，能夠處理多種復(fù)雜的非線性問題。NLFEA的基本原理與線性有限元分析相似，但其在處理單元剛度矩陣和載荷向量時考慮了材料的非線性特性。隨著結(jié)構(gòu)變形的增加，材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不再是簡單的線性關(guān)系，而是呈現(xiàn)出復(fù)雜的非線性特征。在求解過程中需要不斷更新結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和幾何形狀，同時考慮材料屬性變化對分析的影響。通常這一過程通過迭代實現(xiàn)，每一步迭代都會更新結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，直至滿足一定的收斂條件。在這個過程中，應(yīng)力、應(yīng)變以及其它物理量的求解都要基于更新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行。在UG軟件中執(zhí)行NLFEA時，軟件的智能化求解器能夠自動完成這些迭代過程，大大提高了分析的效率和準(zhǔn)確性。UG軟件作為一款強大的CAE工具，其內(nèi)置的有限元分析模塊提供了全面的NLFEA功能。用戶可以通過簡單的操作界面設(shè)置各種非線性問題的參數(shù)，包括材料屬性、接觸條件等。UG的NLFEA廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，如汽車制造中的結(jié)構(gòu)強度與疲勞分析、航空航天器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)強度評估、土木工程的橋梁與建筑受力分析等。對于金屬橡膠復(fù)合材料的力學(xué)行為模擬、塑性成型過程的模擬等都需要用到NLFEA技術(shù)。UG的NLFEA模塊不僅能夠模擬靜態(tài)加載過程，還可以模擬動態(tài)加載下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和破壞過程。這使得工程師能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測和評估產(chǎn)品在實際使用中的性能表現(xiàn)。非線性有限元分析在現(xiàn)代工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，UG軟件的強大功能使得這一分析方法更加易用和高效。掌握NLFEA技術(shù)對于工程師來說是一項重要的技能。在接下來的章節(jié)中，我們將詳細介紹如何在UG中進行非線性有限元分析的步驟和方法。2.動力學(xué)分析（瞬態(tài)和模態(tài)分析）動力學(xué)分析是有限元分析中非常重要的一部分，它主要研究物體在動態(tài)載荷作用下的行為。與靜態(tài)分析不同，動力學(xué)分析考慮的是隨時間變化的載荷和響應(yīng)。UG有限元分析提供了強大的工具進行動力學(xué)模擬，包括瞬態(tài)分析和模態(tài)分析。瞬態(tài)分析主要用于研究結(jié)構(gòu)在隨時間變化的外部載荷下的動態(tài)響應(yīng)。這種方法能夠捕捉由于周期性載荷、沖擊載荷等引起的瞬態(tài)行為。瞬態(tài)分析中，你需要定義動態(tài)載荷和材料的屬性，以獲取在動態(tài)條件下結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力應(yīng)變分布和能量分布等信息。這種分析方法常用于汽車碰撞模擬、振動控制以及疲勞壽命預(yù)測等領(lǐng)域。模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)自然振動特性的方法，它關(guān)注的是結(jié)構(gòu)的固有頻率和模態(tài)形狀。通過模態(tài)分析，我們可以了解結(jié)構(gòu)在不同頻率下的振動響應(yīng)，從而避免潛在的結(jié)構(gòu)共振問題。模態(tài)分析常用于機器設(shè)計、振動控制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等場合。在UG有限元分析中，你可以輕松進行模態(tài)提取并評估不同頻率下的模態(tài)形狀和結(jié)構(gòu)響應(yīng)。在UG中進行動力學(xué)分析，通常需要遵循以下步驟：建立模型、定義材料屬性、施加動態(tài)載荷、設(shè)置邊界條件、運行分析并查看結(jié)果。UG提供了直觀的界面和豐富的工具集，使得動力學(xué)分析的建立和求解變得簡單高效。UG還支持多種求解器選項，以滿足不同復(fù)雜度和精度的需求。本教程將涵蓋使用UG進行動力學(xué)分析的多個實例和案例，包括橋梁在交通流量下的振動分析、機械部件的模態(tài)識別以及汽車碰撞模擬等。這些實例將幫助你更好地理解理論，并學(xué)會將理論應(yīng)用于實際工程問題中。通過案例分析，你將掌握UG有限元分析在動力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用技巧和方法。3.疲勞和斷裂力學(xué)分析疲勞和斷裂力學(xué)分析是UG有限元分析中的一個重要部分，它可以幫助工程師評估產(chǎn)品的耐久性并預(yù)測潛在的斷裂問題。在進行疲勞和斷裂力學(xué)分析時，我們需要考慮的因素包括材料的疲勞特性、加載循環(huán)、應(yīng)力集中以及幾何形狀等。你需要定義材料的疲勞特性。這通常包括SN曲線（應(yīng)力壽命曲線）和EN曲線（能量壽命曲線）。這些曲線描述了材料在特定加載條件下的疲勞性能。你需要定義加載循環(huán)。加載循環(huán)描述了產(chǎn)品在使用過程中受到的應(yīng)力或應(yīng)變的變化。你可以定義恒定的加載循環(huán)，也可以定義變化的加載循環(huán)。應(yīng)力集中是疲勞和斷裂力學(xué)分析中的一個重要概念。它描述了由于幾何形狀的不連續(xù)性（如圓角、缺口等）導(dǎo)致的局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象。在進行疲勞和斷裂力學(xué)分析時，你需要考慮應(yīng)力集中的影響。你可以使用UG的疲勞壽命預(yù)測工具來預(yù)測產(chǎn)品的疲勞壽命。這些工具基于你定義的材料參數(shù)和加載循環(huán)，計算出產(chǎn)品在特定使用條件下的疲勞壽命。疲勞和斷裂力學(xué)分析是UG有限元分析中的一個復(fù)雜但重要的部分。通過正確地進行疲勞和斷裂力學(xué)分析，你可以評估產(chǎn)品的耐久性，預(yù)測潛在的斷裂問題，并提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。4.熱有限元分析（TFEA）熱有限元分析（TFEA）是UGN軟件中的一個重要模塊，用于模擬和分析熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等熱物理現(xiàn)象。在產(chǎn)品設(shè)計、工藝優(yōu)化和性能評估等領(lǐng)域，熱有限元分析發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。熱傳導(dǎo)是熱量從一個物體的一部分傳遞到另一部分的過程，通常通過熱傳導(dǎo)率來描述。在UGN中，用戶可以通過定義材料的熱傳導(dǎo)率、初始溫度分布和邊界條件來模擬熱傳導(dǎo)過程。軟件會自動計算溫度場的變化，并生成溫度分布云圖，幫助用戶了解產(chǎn)品的溫度分布情況。熱對流是熱量通過流體（如空氣、水等）傳遞的過程。在UGN中，用戶可以通過定義流體的物理屬性、流速和溫度等參數(shù)來模擬熱對流過程。軟件可以計算對流換熱量，并更新溫度場，從而得到更準(zhǔn)確的溫度分布。熱輻射是物體通過電磁波傳遞熱量的過程。在UGN中，用戶可以通過定義材料的發(fā)射率和吸收率等參數(shù)來模擬熱輻射過程。軟件可以計算輻射換熱量，并將其納入溫度場的計算中，以得到更準(zhǔn)確的溫度分布。在實際工程問題中，熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射往往相互耦合，形成復(fù)雜的熱物理現(xiàn)象。UGN支持多物理場耦合分析，可以將熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等過程集成到一個模型中，實現(xiàn)更全面的熱分析。用戶可以通過定義不同物理場之間的耦合關(guān)系，模擬復(fù)雜熱物理現(xiàn)象，為產(chǎn)品設(shè)計提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。UGN的熱有限元分析模塊提供了強大的功能和靈活性，可以幫助用戶模擬和分析各種熱物理現(xiàn)象。通過合理的模型建立和參數(shù)設(shè)置，用戶可以獲得準(zhǔn)確的溫度分布和性能評估結(jié)果，為產(chǎn)品設(shè)計、工藝優(yōu)化和性能改進提供有力支持。參考資料：有限元分析方法（FEA）是一種廣泛應(yīng)用于工程仿真和優(yōu)化領(lǐng)域的數(shù)值分析方法，它可以將一個復(fù)雜的系統(tǒng)分解為多個簡單的子系統(tǒng)，并對每個子系統(tǒng)進行單獨的分析，以獲得系統(tǒng)的整體性能和行為。ANSYS是一種功能強大的有限元分析軟件，它可以幫助工程師和設(shè)計師在產(chǎn)品研發(fā)、優(yōu)化和設(shè)計中快速、準(zhǔn)確地模擬和分析各種工程問題。本文將介紹基于UG預(yù)處理的ANSYS有限元分析方法。在ANSYS有限元分析中，預(yù)處理是一個非常重要的環(huán)節(jié)。預(yù)處理的主要目的是將實際物理模型轉(zhuǎn)化為有限元模型，包括模型準(zhǔn)備、網(wǎng)格劃分、材料設(shè)置和邊界條件等步驟。在模型準(zhǔn)備階段，我們需要利用UG等CAD軟件創(chuàng)建或?qū)胛锢砟Ｐ?，并進行必要的幾何清理和修補。在網(wǎng)格劃分階段，我們需要將物理模型離散化為由有限個單元組成的網(wǎng)格，并根據(jù)需要對網(wǎng)格進行細化或粗化。在材料設(shè)置階段，我們需要定義各單元的材料屬性，如彈性模量、泊松比、密度等。在邊界條件設(shè)置階段，我們需要定義各自由度的約束和載荷條件，以模擬實際的物理環(huán)境。ANSYS有限元分析過程中，首先需要根據(jù)實際物理環(huán)境定義分析類型和工況，并確定合適的分析精度。我們需要選擇合適的求解器和求解方法，并進行必要的求解參數(shù)設(shè)置，如迭代次數(shù)、收斂準(zhǔn)則等。在分析過程中，還需要對模型進行動態(tài)或靜態(tài)分析，以獲得模型的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等力學(xué)參數(shù)。我們還可以進行熱、流體、電磁等其他類型的分析。在ANSYS有限元分析中，結(jié)果后處理是一個不可或缺的環(huán)節(jié)。通過結(jié)果后處理，我們可以將計算結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的形式輸出，并進行必要的分析和評估。在圖形輸出中，我們可以獲得模型的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等分布云圖，以便于觀察和分析模型在不同工況下的變形和受力情況。在數(shù)據(jù)輸出中，我們可以獲得各單元的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等數(shù)據(jù)，以便于進行更深入的數(shù)據(jù)分析和挖掘。我們還可以輸出模型的質(zhì)量、剛度、強度等指標(biāo)，以便于對模型進行評估和優(yōu)化。接觸問題：在有限元分析中，接觸問題是一個非常復(fù)雜的問題。為了獲得準(zhǔn)確的接觸結(jié)果，我們需要定義接觸類型、接觸面和目標(biāo)面，并選擇合適的接觸算法和參數(shù)。還需要對接觸結(jié)果進行細致的評估和優(yōu)化。單元選擇：有限元分析的精度和效率與單元類型有很大關(guān)系。在選擇單元類型時，需要根據(jù)實際物理模型和分析需求進行選擇，并充分考慮單元的形狀、大小、對稱性等因素。模型修正：在建立有限元模型時，由于物理模型的不完善、網(wǎng)格劃分的誤差等因素，可能會導(dǎo)致有限元模型出現(xiàn)一些誤差。為了獲得更準(zhǔn)確的分析結(jié)果，需要對有限元模型進行修正，包括網(wǎng)格修復(fù)、邊界條件調(diào)整等。數(shù)據(jù)管理和組織：在進行有限元分析時，需要處理大量的數(shù)據(jù)。為了確保分析過程的準(zhǔn)確性和高效性，需要建立良好的數(shù)據(jù)管理和組織制度，包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)檢索等。驗證和確認：在進行有限元分析時，需要對分析結(jié)果進行驗證和確認，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性?？梢圆捎脤嶒灮蚱渌抡娣椒▽Ψ治鼋Y(jié)果進行驗證和確認?；赨G預(yù)處理的ANSYS有限元分析方法是一種非常有效的工程仿真和優(yōu)化工具，它可以幫助工程師和設(shè)計師快速、準(zhǔn)確地模擬和分析各種工程問題。在運用這種方法時，需要注意接觸問題、單元選擇、模型修正等問題，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。還需要建立良好的數(shù)據(jù)管理和組織制度，以確保分析過程的準(zhǔn)確性和高效性。有限元分析是基于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域--飛機結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場、流體力學(xué)等連續(xù)性問題。有限元分析軟件最流行的有：ABAQUS、ANSYS、MSC、三個比較知名比較大的公司。有限元分析（FEA）是對于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域--飛機結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場、流體力學(xué)等問題，有限元方法已經(jīng)應(yīng)用于水工、土建、橋梁、機械、電機、冶金、造船、飛機、導(dǎo)彈、宇航、核能、地震、物探、氣象、滲流、水聲、力學(xué)、物理學(xué)等，幾乎所有的科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域?；谟邢拊治觯‵EA）算法編制的軟件，即所謂的有限元分析軟件。根據(jù)軟件的適用范圍，可以將之區(qū)分為專業(yè)有限元軟件和大型通用有限元軟件。經(jīng)過了幾十年的發(fā)展和完善，各種專用的和通用的有限元軟件已經(jīng)使有限元方法轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力。常見通用有限元軟件包括LUSAS,MSC.Nastran、Ansys、Abaqus、LMS-Samtech、Algor、Femap/NNastran、Hypermesh、COMSOLMultiphysics、FEPG等等。SiemensPLMSoftware家族的Femap以Parasolid為內(nèi)核，具有20年專注于有限元建模領(lǐng)域的工程經(jīng)驗，有助于用戶將復(fù)雜的模型建模簡單化，其基于Windows的特性為用戶提供了強大的功能，且易學(xué)易用！Femap產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于多種工程產(chǎn)品系統(tǒng)及過程之中，例如：衛(wèi)星、航空器、重型起重機、高真空密封器等。Femap提供了從高級梁建模、中面提取、六面體網(wǎng)格劃分，到功能卓越的CAD輸入和簡化的工具。NNastran是CAE解算器技術(shù)事實上的標(biāo)準(zhǔn)，是全球航空、航天、汽車、造船等行業(yè)絕大部分客戶認可的解算器。NNastran與Femap的結(jié)合為用戶提供了一個強大且可承受的解決方案。它是一個許可證靈活、融合了SiemensPLMSoftware公司的“公平的市場價值”的價格哲學(xué)理念的軟件包，為用戶提供了強有力的有限元分析工具，用戶只需支付較低的整體價格就能得到最高級的Nastran功能。Femap+NNastran已經(jīng)在全球各行業(yè)超過10000家企業(yè)應(yīng)用。COMSOLMultiphysics是一款大型的高級數(shù)值仿真軟件。廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計算，被當(dāng)今世界科學(xué)家稱為“最專業(yè)的多物理場全耦合分析軟件”。模擬科學(xué)和工程領(lǐng)域的各種物理過程，COMSOLMultiphysics以高效的計算性能和杰出的多場雙向直接耦合分析能力實現(xiàn)了高度精確的數(shù)值仿真。元計算科技發(fā)展有限公司首席科學(xué)家、中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究所梁國平研究員團隊歷經(jīng)八年的潛心研究，獨創(chuàng)了具有國際領(lǐng)先水平的有限元程序自動生成系統(tǒng)（pFEPG）。pFEPG采用元件化思想和有限元語言這一先進的軟件設(shè)計，為各種領(lǐng)域、各方面問題的有限元求解提供了一個極其有力的工具，采用pFEPG可以在數(shù)天甚至數(shù)小時內(nèi)完成通常需要數(shù)月甚至數(shù)年才能完成的編程勞動。pFEPG是“幸存”下來的為數(shù)不多的CAE技術(shù)中發(fā)展最好的有限元軟件，有三百多家科研院、企業(yè)應(yīng)用。也已成為國內(nèi)做的最大的有限元軟件平臺。pFEPG作為通用型的有限元軟件,能夠解決固體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁場以及數(shù)學(xué)方面的有限元計算，在耦合具有特有的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)多物理場任意耦合；在有限元并行計算方面處于領(lǐng)先地位。SciFEA軟件開發(fā)的計算功能包括梁、板、殼結(jié)構(gòu)計算；彈性、彈塑性、粘彈性、粘彈塑性、非線性彈性計算；熱分析、流體分析、流固耦合、熱固耦合、熱流固耦合計算等功能。計算的類型包括靜力、動力、模態(tài)分析等。SciFEA軟件已形成了單機版、網(wǎng)絡(luò)版、集群并行版、GPU并行版，GPU并行版是基于新的GPU/CPU混合架構(gòu)的并行有限元計算系統(tǒng)。SciFEA可用于機械、土木、電氣、電子、熱能、航空航天、地質(zhì)、能源等專業(yè)的有限元計算分析。也可用于高校研究所等單位的有限元教學(xué)與科研。SciFEA拋棄了傳統(tǒng)CAE軟件復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系設(shè)計模式，采用直接面向用戶需求的獨立模塊開發(fā)方式。SciFEA軟件中的功能模塊保持了計算的獨立性，對CAE軟件功能擴展的復(fù)雜度降低。進一步和行業(yè)需求集成的靈活度增加。SciFEA軟件包括軟件操作界面、前后處理和計算功能模塊三大部分。前后處理采用歐洲工程數(shù)值模擬中心開發(fā)的GiD軟件包，SciFEA0版提供計算功能模塊包括：彈性計算、塑性計算、流體計算、粘彈性計算、材料計算、結(jié)構(gòu)計算、損傷破裂計算、水熱力耦合計算、傳熱計算、滲流計算、電磁計算、電熱力耦合計算、巖土計算、熱固耦合計算、化學(xué)反應(yīng)計算等；計算類型包括穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、動力、非線性等。SciFEA發(fā)布的計算功能模塊均提供算例，用戶可以結(jié)合算例學(xué)習(xí)SciFEA。SciFEA的用戶模塊掛載功能實現(xiàn)了計算模塊的快速整合以及耦合問題的快速求解。SciFEA提供單機版、網(wǎng)絡(luò)版、機群并行版、顯卡（GPU）并行版，發(fā)行的版本為0版本。單機版、網(wǎng)絡(luò)版均提供免費試用的版本。使用版本的使用方式和正式版本一致，只是在計算的單元規(guī)模上有少于3000個單元的限制。網(wǎng)絡(luò)版iSciFEA提供了試用的通用賬號（用戶名：guest；密碼SciFEA）。iSciFEA，SciFEA在北京超算官網(wǎng)上均有下載。SciFEA的前后處理器采用歐洲工程數(shù)值模擬國際中心開發(fā)的GiD軟件。GiD軟件具有幾何建模、網(wǎng)格劃分、CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入、后處理結(jié)果顯示等功能。GiD采用類似于CAD的操作模式?？梢酝ㄟ^拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡象、縮放、偏置等操作得到面、體，可以直接構(gòu)造矩形、多邊形、圓、球、圓柱、圓錐、棱柱、圓環(huán)等；通過體面的布爾加、減、交等操作得到模型。GiD可將幾何模型自動離散成線單元、三角形單元、四邊形單元、四面體單元、六面體單元等，并且可以根據(jù)用戶的需要對網(wǎng)格進行局部的加密以及網(wǎng)格階次的選擇。GiD提供：IGES、DF、Parasolid、VDA、STL、Nastran等接口，并且可以將GiD的數(shù)據(jù)文件寫成上述的格式。GiD可將結(jié)果寫成各種常用的圖形文件如：BMP、GIF、TPEG、PNG、TGA、TIFF、VRML等格式，以及AVI、MEPG的動畫格式。后處理支持的結(jié)果顯示方式有：帶狀云圖顯示等直線顯示、切片顯示、矢量顯示、變形顯示等等。并且可以根據(jù)用戶的需要定制顯示菜單。超算顯卡并行系統(tǒng)（簡稱SciFEA-GPU）是北京超算自主開發(fā)的一款基于GPU/CPU混合架構(gòu)的有限元分析系統(tǒng)?；贕PU和CPU兩種不同架構(gòu)處理器的結(jié)合，組成硬件上的協(xié)同模式；通過實現(xiàn)GPU和CPU的混合編程，由CPU負責(zé)執(zhí)行順序型的代碼，由GPU來負責(zé)密集的并行計算實現(xiàn)高效有限元分析。同時SciFEA-GPU軟件按照全新的可裝配的思路進行開發(fā)，利用軟件的可重用性，降低了軟件開發(fā)的難度，增加了軟件的可靠度。SciFEA-GPU軟件的設(shè)計架構(gòu)體現(xiàn)了數(shù)值模擬軟件個性化發(fā)展方向，為用戶提供了一種按需選擇的高性能計算新模式。SciFEA-GPU在材料固化、巖石破裂、瓦斯運移、孔隙介質(zhì)滲流均有成功應(yīng)用，隱式算法的計算效率是單CPU的6-8倍，顯式算法在30倍左右。北京超算提供計算GPU加速引擎和GPU并行計算軟件開發(fā)定制服務(wù)。ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。達索并購ABAQUS后，將SIMULIA作為其分析產(chǎn)品的新品牌。它是一個協(xié)同、開放、集成的多物理場仿真平臺。SAMTECH公司是世界著名的有限元軟件SAMCEF的開發(fā)商和供應(yīng)服務(wù)商，公司總部設(shè)在比利時列日市，其前身是比利時列日大學(xué)的宇航實驗室，其軟件開發(fā)的歷史可以追溯到1965年。SAMCEF軟件的第一個靜力分析程序ASEF與1965年完成。隨后在1972和1975年分別增加了模態(tài)分析程序DYNAM和熱分析程序ThermalASEF。1977年動力響應(yīng)程序REPDYN誕生。1978年SAMCEF優(yōu)化模塊OPTI推出。1980年非線性靜態(tài)和動力學(xué)軟件SAMCEFMecano的推出標(biāo)志著SAMCEF在多柔體動力學(xué)領(lǐng)域地位的確立。2011年8月24日，LMS國際公司正式對外宣布收購SAMTECH公司，成為其最大的控股股東。從此Samtech成為LMS國際公司的有限元專業(yè)解決方案。SAMCEFMecano是以解決非線性結(jié)構(gòu)和機構(gòu)運動學(xué)問題的有限元分析軟件?？捎糜诟鞣N線性與非線性的結(jié)構(gòu)強度計算，傳熱學(xué)計算機運動鞋問題分析。其有以下求解器構(gòu)成，能夠解決下列專業(yè)領(lǐng)域的具體分析：MecanoSturcture：專注于解決結(jié)構(gòu)非線性靜態(tài)和動態(tài)分析問題（大位移和大轉(zhuǎn)角）MecanoMotion:專注于解決柔性靜力學(xué)，運動學(xué)和動力學(xué)分析問題MecanoThermal:專注于非線性穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析求解器由這些求解器構(gòu)成的samcefmecano非線性隱式有限元求解器能夠求解一下問題：隱式非線性靜力學(xué)分析，隱式非線性動力學(xué)分析，多體動力學(xué)分析，線纜非線性動力學(xué)分析和非線性熱學(xué)分析。在機械系統(tǒng)的動力學(xué)和運動學(xué)的強度和剛度仿真分析方面主要有兩類分析軟件，一類是以結(jié)構(gòu)為主要分析對象的有限元分析軟件，另一類是以機構(gòu)運動為主要研究對象的運動鞋仿真分析軟件。這些軟件的局限性是在處理剛?cè)狁詈蠁栴}時不易使用且無法處理非線性的效應(yīng)。SamcefMecano則在這一領(lǐng)域提供了領(lǐng)先的解決方案。其獨特的MotioninFEA方法將機構(gòu)的運動仿真與結(jié)構(gòu)的有限元分析無縫集成，可以很有效地處理剛?cè)狁詈蠁栴}并考慮可能的非線性效應(yīng)。這一領(lǐng)先技術(shù)已經(jīng)在航空，汽車，電子設(shè)備等多個領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。SAMCEFField是通用的有限元分析前后處理平臺。它以圖形化界面的形式，完成幾何建模，載荷和約束處理，作業(yè)提交和監(jiān)控以及后處理仿真等操作。它支持各種CAD到CAE模型的導(dǎo)入，以及各種格式結(jié)果文件和圖表的輸出。作為一個開放式的環(huán)境，SAMCEFField通過非常直觀的導(dǎo)航功能，為用戶進行機構(gòu)與結(jié)構(gòu)的設(shè)計和仿真分析提供了一個必要的工具。有限元軟件應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可應(yīng)用在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學(xué)研究等各個領(lǐng)域有限元分析方法是使用有限元方法來分析靜態(tài)或動態(tài)的物理物體或物理系統(tǒng)進行的分析方法。有限元分析是使用有限元方法來分析靜態(tài)或動態(tài)的物理物體或物理系統(tǒng)。在這種方法中一個物體或系統(tǒng)被分解為由多個相互聯(lián)結(jié)的、簡單、獨立的點組成的幾何模型。在這種方法中這些獨立的點的數(shù)量是有限的，因此被稱為有限元。由實際的物理模型中推導(dǎo)出來得平衡方程式被使用到每個點上，由此產(chǎn)生了一個方程組。這個方程組可以用線性代數(shù)的方法來求解。有限元分析的精確度無法無限提高。元的數(shù)目到達一定高度后解的精確度不再提高，只有計算時間不斷提高。有限元分析法（FEA）已應(yīng)用得非常廣泛，現(xiàn)已成為年創(chuàng)收達數(shù)十億美元的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。即使是很復(fù)雜的應(yīng)力問題的數(shù)值解，用有限元分析的常規(guī)方法就能得到。此方法是如此的重要，以至于即便像這些只對材料力學(xué)作入門性論述的模塊，也應(yīng)該略述其主要特點。不管有限元法是如何的卓有成效，當(dāng)你應(yīng)用此法及類似的方法時