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1、结构仿真技术新进展黄志新黄志新博士北京分公司技术经理博士北京分公司技术经理 2008 PERA Global?精益研发体系中的结构仿真精益研发体系中的结构仿真?结构仿真技术新进展结构仿真技术新进展? CAD-CAE一体化一体化 ? 仿真数据源的同一化仿真数据源的同一化 ? 网格模型处理新方案网格模型处理新方案? 结构仿真求解新技术结构仿真求解新技术? 结构仿真协同化与平台化结构仿真协同化与平台化? 基于多学科仿真的结构优化技术基于多学科仿真的结构优化技术 ?工程案例展示工程案例展示?总结与展望总结与展望主题主题 2008 PERA Global精益研发的三大核心技术精益研发的三大核心技术? 技
2、术创新（技术创新（Innovation） ? 突破研发瓶颈突破研发瓶颈? 协同仿真（协同仿真（Simulation） ? 优化产品性能优化产品性能? 质量管理（质量管理（Quality） ? 保证产品品质保证产品品质质量管理质量管理协同仿真协同仿真技术创新技术创新精益 研发精益 研发 2008 PERA Global协同仿真技术体系的组成协同仿真技术体系的组成? PERA仿真研发平台仿真研发平台? 完整的仿真工具体系完整的仿真工具体系通用工具体系行业工具体系通用工具体系行业工具体系 2008 PERA Global?精益研发体系中的结构仿真精益研发体系中的结构仿真?结构仿真技术新进展结构仿真技
3、术新进展? CAD-CAE一体化一体化 ? 仿真数据源的同一化仿真数据源的同一化 ? 网格模型处理新方案网格模型处理新方案? 结构仿真求解新技术结构仿真求解新技术? 结构仿真协同化与平台化结构仿真协同化与平台化? 基于多学科仿真的结构优化技术基于多学科仿真的结构优化技术 ?工程案例展示工程案例展示?总结与展望总结与展望主题主题 2008 PERA GlobalCAD-CAE一体化一体化? CAD软件直接接口软件直接接口 ? 双向参数驱动双向参数驱动 ? 异构模型装配异构模型装配 2008 PERA Global? 自动探测和定义装配关系自动探测和定义装配关系自动探测自动定义多种类型自动探测自动
4、定义多种类型零件间的接触装配 自动探测调整接触类型及接触算法零件间的接触装配 自动探测调整接触类型及接触算法CAD-CAE一体化一体化 2008 PERA GlobalCAD-CAE一体化一体化? 几何建模几何建模/修改修改? 参数化建模参数化建模? 几何编辑和修改几何编辑和修改? 板壳梁杆概念建模板壳梁杆概念建模? 梁截面定义梁截面定义? 自动抽中面自动抽中面? 壳点焊壳点焊/缝合缝合? 2008 PERA Global仿真数据源的同一化仿真数据源的同一化? 基于同一几何的多学科仿真网格基于同一几何的多学科仿真网格? 统一多学科网格环境统一多学科网格环境 自动考虑不同学科要求结构分析流体分析
5、不同学科的缺省网格形态结构分析流体分析不同学科的缺省网格形态 2008 PERA Global网格模型处理新方案网格模型处理新方案? 网格划分网格划分 ? 全六面体网格全六面体网格 ? 高阶网格技术高阶网格技术 2008 PERA Global网格模型处理新方案网格模型处理新方案 2008 PERA Global网格模型处理新方案网格模型处理新方案? 基于基于Block技术的全六面体网格技术技术的全六面体网格技术 ? 可重用性：一劳永逸可重用性：一劳永逸 2008 PERA Global? 网格精度评估、优化及改进网格精度评估、优化及改进 ? 网格质量评估网格质量评估 ? 网格编辑与优化网格编
6、辑与优化网格模型处理新方案网格模型处理新方案一键式光顺一键式光顺 2008 PERA Global网格模型处理新方案网格模型处理新方案N1 (first)N2 (second)(Interactive Node Merge Operation)#5#5 2008 PERA Global? 网格模型参数化网格模型参数化网格模型处理新方案网格模型处理新方案 2008 PERA Global?网格装配网格装配 ? 同源网格模型装配同源网格模型装配网格模型处理新方案网格模型处理新方案壳壳-壳装配壳壳装配壳-实体实体-实体装配壳实体装配壳-实体装配实体装配面网格装配面网格装配 2008 PERA Glo
7、bal? 网格装配网格装配 ? 异源网格模型装配异源网格模型装配网格模型处理新方案网格模型处理新方案ANSYSNASTRANABAQUSANSYS/FE ModelFE Model 信息汇总报告信息汇总报告 2008 PERA Global? 非线性收敛困难的原因:? 单元过度扭曲 单元过度扭曲 更好的网格更好的网格 网格重划分网格重划分? 接触位置的刚度突变接触位置的刚度突变更好的网格更好的网格 接触算法接触算法? 材料体积锁定材料体积锁定更好的网格更好的网格 单元公式单元公式? 结构总体失稳 结构总体失稳 弧长法弧长法? 局部失稳局部失稳 软化、皱褶、变形区失去约束? 不切实际的数学模型不
8、切实际的数学模型 过大荷载 材料模型结构仿真求解技术结构仿真求解技术非线性求解技术进展非线性求解技术进展 2008 PERA Global? 提高非线性收敛的措施? 自动求解控制自动求解控制? 预测器预测器/ 线性搜索线性搜索/ 弧长法弧长法? 智能化载荷步回调智能化载荷步回调? 大量的求解器可选大量的求解器可选? 可选择的可选择的 N-R迭代迭代? STABILIZE：非线性稳定性：非线性稳定性结构仿真求解技术结构仿真求解技术非线性求解技术进展非线性求解技术进展收敛性能改善: 增加节点数值阻尼增加节点数值阻尼 避免刚度矩阵突变 改善局部失稳，加速收敛 2008 PERA Global结构仿真
9、求解技术结构仿真求解技术非线性求解技术进展非线性求解技术进展?橡胶护套橡胶护套 材料：超弹，几乎不可压缩材料：超弹，几乎不可压缩 接触：自接触，刚柔接触接触：自接触，刚柔接触 大变形大变形 2008 PERA Global? 分析类型分析类型 静态、模态静态、模态 瞬态瞬态 谐响应谐响应 ? 单元类型单元类型 实体、梁、壳实体、梁、壳 轴承单元轴承单元/弹簧单元弹簧单元 多级转子多级转子多级柔性转子系统临界转速、不平衡响应、稳定性等转子动力学计算多级柔性转子系统临界转速、不平衡响应、稳定性等转子动力学计算结构仿真求解技术结构仿真求解技术转子动力学技术进展转子动力学技术进展 2008 PERA
10、Global? 刚体运动学传统运动学刚体运动学传统运动学 ? 柔体运动学柔体运动学FEA? 集成刚柔混合动力学计算集成刚柔混合动力学计算?随意指定刚体、柔体随意指定刚体、柔体?支持所有结构非线性支持所有结构非线性 ? 自动探测装配体运动关系自动探测装配体运动关系 ? 完全递归算法完全递归算法 ? 相对坐标系相对坐标系结构仿真求解技术结构仿真求解技术多体运动学技术进展多体运动学技术进展刚 性 和 柔 性 运 动 学 分 析刚 性 和 柔 性 运 动 学 分 析 2008 PERA Global 2008 PERA Global 2008 PERA Global? 行业专用分析模块行业专用分析模块
11、 ?发动机专用模块发动机专用模块 ?齿轮机构专用模块齿轮机构专用模块 ?链条机构专用模块链条机构专用模块 ?铁路机车专用模块铁路机车专用模块 ?皮带传动专用模块皮带传动专用模块 ?低速履带专用模块低速履带专用模块 ?高速履带专用模块高速履带专用模块 ?媒质传输专用模块媒质传输专用模块 ?轮胎专用模块轮胎专用模块 ?结构仿真求解技术结构仿真求解技术多体运动学技术进展多体运动学技术进展 2008 PERA Global? 完善的疲劳算法完善的疲劳算法 ? 应力疲劳应力疲劳/应变疲劳应变疲劳 ? 单轴疲劳单轴疲劳/多轴疲劳多轴疲劳? 丰富的材料疲劳特性数据库丰富的材料疲劳特性数据库 ? 内置疲劳材料
12、库内置疲劳材料库 ? Seeger算法算法? 特殊疲劳分析类型特殊疲劳分析类型 ? 蠕变疲劳、铸铁疲劳蠕变疲劳、铸铁疲劳 ? 温度（热）疲劳温度（热）疲劳 ? 概率疲劳、随机振动疲劳概率疲劳、随机振动疲劳 ? 焊接疲劳等焊接疲劳等 ? 复杂疲劳载荷谱定义复杂疲劳载荷谱定义 ? 试验测试载荷信号试验测试载荷信号 ? 人工定义载荷谱人工定义载荷谱 ? 混合载荷谱混合载荷谱 ? 裂纹并未出现在最 大等效应力处疲劳裂 纹位置最大等效 应力位置裂纹并未出现在最 大等效应力处疲劳裂 纹位置最大等效 应力位置结构仿真求解技术结构仿真求解技术高级疲劳技术进展高级疲劳技术进展 2008 PERA Global结
13、构仿真求解技术结构仿真求解技术高级疲劳技术进展高级疲劳技术进展循环对称疲劳循环对称疲劳 2008 PERA Global焊接疲劳寿命计算实例焊接疲劳寿命计算实例结构仿真求解技术结构仿真求解技术高级疲劳技术进展高级疲劳技术进展 2008 PERA Global?高级土木工程分析高级土木工程分析 ?通用功能通用功能 ? 土木材料特性库土木材料特性库 ? 截面库截面库 ? 规范验算规范验算 ? 智能载荷组合智能载荷组合 ? 地震分析和土压力计算地震分析和土压力计算 ? 土木专用后处理土木专用后处理结构仿真求解技术结构仿真求解技术土木工程分析技术进展土木工程分析技术进展 2008 PERA Globa
14、l? 内部物理场的无缝耦合内部物理场的无缝耦合 ? 结构、热、流体与电磁仿真耦合结构、热、流体与电磁仿真耦合 ? 新多物理场求解器新多物理场求解器 ? 构建多产品构建多产品/场的耦合平台场的耦合平台 ? 耦合耦合ANSYS内部物理场内部物理场 ? 耦合外部耦合外部CAE/CFD物理场物理场StructuralFluidThermalElectrostaticElectricalMagneticElectro- magnetic外部场外部场 CAE/CFD新多物理场求解器新多物理场求解器 Multi-field Solver摩 擦 生 热摩 擦 生 热点焊过程电点焊过程电-热热-结构耦合接触结构
15、耦合接触结构仿真求解技术结构仿真求解技术耦合场分析技术进展耦合场分析技术进展 2008 PERA Global? 汽车排气系统汽车排气系统 ? 流流-固固-热热结构仿真求解技术结构仿真求解技术耦合场分析技术进展耦合场分析技术进展CSMCFD 2008 PERA Global散热片的热传导散热片的热传导/对流对流/辐射分析辐射分析天线馈线系统管流热分析天线馈线系统管流热分析30万千瓦发电机轴淬火过程温度场及金相分布万千瓦发电机轴淬火过程温度场及金相分布电熨斗瞬态温度场计算电熨斗瞬态温度场计算 复杂杜瓦装配体结构的热（传导复杂杜瓦装配体结构的热（传导 /对流对流/辐射）结构耦合计算 （温度分布辐射
16、）结构耦合计算 （温度分布/温度应力分布）温度应力分布）结构仿真求解技术结构仿真求解技术耦合场分析技术进展耦合场分析技术进展 2008 PERA Global变分技术变分技术VT分布式并行分布式并行大内存支持大内存支持减少迭代次数加快单次求解求解大问题CAE自由王国CAE自由王国 以最低的成本模拟真实世界以最低的成本模拟真实世界结构仿真求解技术结构仿真求解技术高性能计算高性能计算 2008 PERA Global? 独特的变分（独特的变分（VT）加速求解技术）加速求解技术? 高效率高效率 ? 适应范围广适应范围广 ? 极有利于极有利于DOE中的多次计算中的多次计算结构仿真求解技术结构仿真求解技术高性能计算高性能计算一次求解得到整个设计域的 结果一次求解得到整个设计域的 结果一次求解得到整个设计域的 结果一次求解得到整个设计域的 结果200 Parameters 2 weeks
