主流CAE流体动力学分析软件

主流CAE流体动力学分析软件

CFD（计算流体动力学）作为CAE 的重要分支，是通过数值方法来描述流体的运动状态，包含流动、传热、化学反应以及流体

和固体之间的相互作用等。CFD 描述质量传输、动量传输和能

量传输三种过程，并通过数值方法在一个控制体内将这三种守恒的数学方程通过数值方法来进行求解，获取丰富的流场信息。

接下来将介绍一些主流的CAE流体动力学分析软件。

1、Abaqus

公司介绍：

达索系统作为一家为全球客户提供3DEXPERIENCE解决方案的

领导者，为企业和客户提供虚拟空间以模拟可持续创新。其全球领先的解决方案改变了产品在设计、生产和技术支持上的方式。达索系统的协作解决方案更是推动了社会创新，扩大了通过虚拟世界来

改善真实世界的可能性。达索系统为140多个国家超过20万个

不同行业、不同规模的客户带来价值。

产品介绍：

Abaqus 统一FEA产品套件为涵盖大范围工业应用程序的常规和

复杂工程问题提供强大且完整的解决方案。在自动化行业中，工程工作团队能够通过常见模型数据结构和集成式解决技术考虑车辆

满载、动态振动、多体系统、影响/碰撞、非线性静态、热耦合和声振耦合。Abaqus 统一 FEA 整合期流程和工具可以降低成本、

提高效率并获得竞争优势。

评价：

就中国市场而言，为后起之秀。其在非线性问题的求解方面比较占优势，计算和收敛的速度也快。

2、ANSYS Fluent

公司介绍：

ANSYS公司成立于1970年，目前雇员人数近3000人，其中大部分是有限元分析、计算流体动力学、电子、半导体、嵌入式软件

和设计优化等领域的专家硕士和博士工程师。ANSYS的杰出员工

热衷于推进世界一流的仿真技术，让客户能够将他们的设计理念以更低成本、更快地转化为成功的创新产品。

产品介绍：

Fluent是计算流体动力学（CFD）软件工具，能够更深入更快速地优化自己的产品性能。Fluent内含经充分验证过的物理建模功能，能为广泛的CFD和多物理场应用提供快速、精确的结果。

评价：

Fluent 通用性最强，湍流模型、辐射模型全面，欧拉多相流模型

也具备优势。可以解决各种复杂边界问题，在计算一些简单的流动问题的时候速度也比较快。

3、ANSYS CFX

公司介绍：

ANSYS作为全球工程仿真领域的领先企业，在众多产品的创造过

程中都扮演着至关重要的角色。无论是火箭发射、飞机翱翔长空、汽车高速驰骋、电脑和移动设备的便捷使用、桥梁虹跨江河还是可

穿戴产品的贴心使用，ANSYS技术都尽显卓越。帮助全球最具创

新性的企业推出投其客户所好的出色产品，通过业界性能最佳、最丰富的工程仿真软件产品组合帮助客户解决最复杂的仿真难题。

产品介绍：

ANSYS CFX是一款高性能计算流体动力学（CFD）软件工具，可快速稳健地为各种CFD和多物理场应用提供可靠精确的解决方案。CFX一直因其出色的精确度、稳健性和高速度而被业界认可，可满

足泵、风扇、压缩机、燃气涡轮和水力涡轮等旋转机械应用的需求。评价：

CFX 中规中矩，良好的前后处理接口是其卖点。虽然通用CFD 软件方兴未艾，但由于CFD 技术在数值理论（N-S 方程不封闭、

非线性偏微分方程求解算法待完善）、物理模型（湍流模型、转捩模型、燃烧模型等）、网格效应、验证确认等方面的疑难，通

用CFD 软件的应用仍存在局限性与较高的使用门槛，CFD 仿真结果的精度与工程师的水平具备明显的关联关系。

4、STAR-CCM+

公司介绍：

西门子自动化与驱动集团(A&D)旗下机构Siemens PLM Software是全球领先的产品生命周期管理(PLM)软件与服务提供

商，在全世界有51,000个客户，装机量460万套，总部位于美国德克萨斯州的普莱诺市。Siemens PLM Software的开放式企

业解决方案可以助力企业及其合作伙伴通过全球化创新网络进行

协作，以提供世界级的产品和服务。

产品介绍：

STAR-CCM+(Computational Continuum Mechanics)是

CD-adapco集团推出的新一代CFD软件。采用最先进的连续介质力学数值技术(computational continuum mechanics algorithms)，并和卓越的现代软件工程技术结合在一起，拥有出

色的性能和高可靠性，是热流体分析工程师强有力的工具。

评价：

STAR-CCM+的燃烧模型、拉氏多相流模型更擅胜场，并且具备Trim 网格，处理结构复杂模型有一定优势

5、STAR-CD

公司介绍：

Siemens PLM Software的开放式企业解决方案可以助力企业及

其合作伙伴通过全球化创新网络进行协作，以提供世界级的产品和服务。其典型客户有：海尔、海信、步步高、长虹、西安西开、北汽福田、黎明发动机、东安发动机、西航发动机、一汽、二汽、奇瑞、大众等

产品介绍：

STAR-CD是目前世界上使用最广泛的专业计算流体力学（CFD）分析软件之一。集团不断将分布于世界各地的代表处的开发成果以

及广大合作研究单位的研究成果融入到软件的最新版本当中，使得STAR-CD保持在热流解析领域的领先地位。

STAR-CD的解析对象涵盖基础热流解析，导热、对流、辐射（包含太阳辐射）热问题，多相流问题，化学反应/燃烧问题，旋转机

械问题，流动噪音问题等。

评价：

在国内，其实很多人都不了解star，是一款很好的软件，精度也比较好，但学起来比较困难。

6、ADINA

公司介绍：

ADINA研发公司，以促进ADINA系统的发展。其任务主要为结

构，传热，流体，电磁学，流体结构相互作用和多物理场的综合有限元分析提供统一的软件系统。

在全球的客户群包括航空航天，汽车，生物医药，建筑，国防，成型，高科技，机械，核能，石油天然气等行业的大型公司，以及许多大学和研究机构。

产品介绍：

可以进行结构，流体，传热，电磁学和多物理场的综合有限元分析。评价：

优势在汽车领域，强项是解决流固耦合问题。有源代码，可以对程序进行改造，还有很多独特的解法。

7、CFD-ACE+

公司介绍：

ESI Group公司是世界领先的，充分考虑材料物理特性的虚拟样机解决方案供应商。以一套内部连贯、工业导向的应用集成套件为

基础，ESI集团掌握虚拟产品工程领域的专门技术。面向制造工业，

虚拟产品工程致力于：通过在测试中模拟产品的实际性能来取代物理样机、根据产品的期望性能校准生产和组装流程、评估产品在正常或意外条件下使用时所受的影响。

产品介绍：

CFD-ACE+是由美国CFDRC公司开发的最先进的CFD及多物理

场软件。它采用最先进的数值计算方法并融入多年工程咨询的经验，结合各个专业的特点，是最全面、最丰富、最强大的多物理场耦合分析软件。它能够模拟流体、热、化学、生物学、电学、力学现象。

评价：

ACE +中的模块可以单独使用，也可以耦合使用，也可以跟其他互补的产品进行耦合使用，比较灵活。

8、OpenFOAM

公司介绍：

ESI GroupESI集团的解决方案适合在某一协作和开放的环境下进行端对端的虚拟样机实验。这些解决方案通过使用最新的技术（包括沉浸式虚拟现实技术）使产品以3D方式真实展现;帮助客户在

产品开发的全过程中做出正确决策。

产品介绍：

OpenFOAM是一款C++工具箱定制数值求解器的开发和连续介质力学问题的前/后处理实用程序，包括流体计算力学。该代码是自由和开放源码软件的GNU通用公共许可证下发布，OpenFOAM 这个名字在2007年被OpenCFD公司注册并在2011年非独家授权给OpenFOAM基金会公司。

评价：

使用OpenFOAM的高级语法编写的应用程序的自动并行化。具备强大的求解器。

9、FLoEFD

公司介绍：

明导国际（Mentor Graphics）Mentor是全球著名的EDA工具厂商，提供芯片与系统开发所需的各种设计、仿真与制造工具，与Synopsys和Cadence并称全球三大EDA公司。Mentor 除EDA工具外，还具备非常多助力汽车电子厂商的产品，包括嵌入

式软件等。

产品介绍：

FloEFD是无缝集成于主流三维CAD软件中的高度工程化的通用流体传热分析软件，它基于当今主流CFD软件都广泛采用的有限体积法(FVM)开发，FloEFD完全支持直接导入Pro/E、Catia、

Solidworks、Siemens-NX、Inventor等所有主流三维CAD 模型，并可以导入Parasolid、IGES、STEP、ASIC、VDAFS、WRML、STL、IDF、DXF、DWG等格式的模型文件。

评价：FloEFD具有丰富的边界条件，开口: 质量流,体积流,速度,压力，温度,化学组分,湍流性,湿度，其模拟能力强大。

10、AcuSolve

公司介绍：

Altair 不仅仅是一家软件开发商，产品开发咨询服务在我们业务

中也独树一帜。

都对产品开发实践具备精湛的专业知识，并且对生产工艺和约束条件不乏深刻的理解。凭借在全球PLM 软件开发领域的独特优势，Altair 已发展成为拥有700 名设计师、工程师、科学家和

创意思想家的全球性跨学科产品开发咨询公司。

产品介绍：

Altair 的AcuSolve 可为您提供所需的工具，助您消除CFD 预处理瓶颈，从而专注于CFD 仿真结果。AcuSolve 采用功能强大的求解器技术，可为您提供CFD 市场中最为可靠的解决方案。

评价：无需调整复杂的求解器设置，以及CFL 的稳定性限制，也不用担心因求解器选择不当出现仿真偏离的情况。

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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.html,/ ANSYS: 专业面广，在耦合分析中有一定的特点和优势。https://www.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.html,/ ABAQUS/Explicit: ABAQUS软件系统中显式分析模块，功能也很强大。https://www.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.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.wendangku.net/doc/6f4760406.html,/ DYTRAN: MSC开发的冲击碰撞分析软件。https://www.wendangku.net/doc/6f4760406.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。