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1、工程计算软件系统第一讲 -常用CAE软件介绍,连志强,常用CAE软件系统介绍,通过这节课我们应该：了解常用工程计算软件的分类；记住常用工程计算软件的名字及主要功能；了解一些行业专用的工程计算软件。,常用CAE软件系统分类,通用类软件系统可对多种类型的工程和产品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化，以实现产品技术创新。这类软件以覆盖的应用范围广而著称；专用类软件系统针对特定类型的工程或者产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化的软件。这类软件因在某个特定领域的应用而见长；,通常分类,常用CAE软件系统分类（2）,求解器类软件前后处理类软件,按功能分类,面向结构领域的软件面向流体力学领域
2、的CFD软件多物理场耦合软件,按应用领域分类,1.1 通用类软件系统,美国MSC公司的Nastran、marc软件美国ANSYS公司的Ansys软件美国ABAQUS公司的Abaqus软件（就是以前的HKS公司）美国ADINA 公司的Adina软件美国LSTC公司的Ls-Dyna软件ALGOR公司的Algor软件Comsol系列软件美国EDS公司的I-deas软件法国ESI groups软件系统大连理工自主研发的SiPESC软件,专用类软件系统（1）,计算流体力学类软件Fluent软件Star-CD软件CFX软件ESI CFDRC软件PHOENICS软件钢结构类软件Hypersteel软件 CA
3、Ds公司开发的钢架绘制和设计软件Xsteel软件芬兰Tekla公司开发的钢结构分析系统,专用类软件系统（2）,建筑结构类软件REI公司的Staad软件Sap nonlinear中国建研院PKPM软件LUSAS FEA软件CSI 公司ETABS软件CSI 公司SAFE软件基础和楼板设计软件结构动力分析软件Recurdyn软件Dymola软件,专用类软件系统（3）,优化类软件Isight软件Optishape软件GENESIS软件VR&D公司的专业的结构分析与优化软件系统DOT软件VR&D公司的基于梯度理论的优化求解器转子动力学软件Samcef/Rotor比利时SamTech公司开发的转子系统的建
4、模，阻尼与无阻尼转子临界转速、转子稳定性、不平衡响应分析及瞬态响应分析、弯扭耦合分析软件系统,专用类软件系统(4),声场分析软件LMS公司的Sysnoise软件MSC公司的Actran软件电磁场分析软件Ansys公司的Emag和FEKO软件Ansoft公司的Maxwell软件铸造类软件SuperformMarc的专业应用版，用于部件制造过程的模拟及优化Superforge锻造过程模拟软件,前后处理软件系统,MSC公司的Patran软件Altair公司的Hypermesh软件通用网格剖分程序EDS公司的Femap软件通用网格剖分程序SamTech公司的Samcef/Field软件CAE-Beta
5、公司的ANSA软件Ceetron公司的Glview-Pro软件CEI公司的Ensight软件Tecplot软件通用数据处理软件OASYS软件Ls-Dyna的前后处理系统Gambit软件Fluent的前处理软件系统XYZ公司的TrueGrid有限元网格剖分软件Pointwise公司的Gridgen软件CFD网格剖分软件ETA公司的FEMB软件Ls-Dyna的前后处理软件,MSC公司软件系统,MSC公司是全球最大的PLM产品供应商，其产品主要有：Patran通用前后处理系统，Nastran通用有限元分析系统Marc非线性有限元分析系统Fatigue疲劳寿命分析系统Dytran碰撞、接触等瞬态非线性
6、分析系统Adams机构仿真系统Visual Nastran 4D机构/结构运动仿真分析软件FEA.AFEAMarc和patran联合组成的软件SOFY面向工程的有限元前后处理器Optishape/Construct-结构优化模块,ANSYS软件系统,ANSYS是一个功能强大的有限元分析与优化设计系统，可用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。已广泛应用于航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等领域。主要产品有：Mechanical-ansys结构分析模块CFXansys流体动力学分析模块EMAGansys电磁场分析模块FEKOansys大尺寸高
7、频电磁场分析模块Workbenchansys协同仿真环境ICEM-CFDansys CFD的前后处理器DesignModeleransys全参数化实体建模模块DesignXplorer VTansys优化模块TurboGrid涡轮机械叶栅通道网格划分BladeGen交互式涡轮机械叶片设计CivilFEM土木工程专用分析模块Fe-Safeansys高级疲劳分析模块,ABAQUS软件,ABAQUS通用线性/非线性分析软件，包括十分丰富的、可模拟任意实际形状的单元库，并与之对应拥有各种类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩有弹
8、性的泡沫材料以及类似于土和岩石等地质材料。主要模块有：ABAQUS/CAE通用前处理模块 ABAQUS/Standard 通用分析模块ABAQUS/Explicit 显式分析求解模块ABAQUS/Aqua 海洋平台、管道和海底电缆系统提供波动载荷、拖力和浮力的计算 ABAQUS/Design 设计灵敏度分析模块,Adina软件,ADINA是由Bathe开发的著名的有限元分析程序，可以求解固体，流体，固-液耦合，热等问题。包括模块有：ADINA结构分析模块ADINA-F流体分析模块ADINA-AUI前后处理模块ADINA-FSI流固耦合分析模块ADINA-T热分析模块ADINA-TMC热结构耦合
9、分析模块ADINA-TRANSOR 与CAD系统,LS-DYNA软件系统,LS-DYNA是世界最著名的以显式为主、隐式为辅的通用非线性动力分析有限元程序，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题。同时可以求解传热、流体及流-固耦合问题。,Algor软件,以著名的SAP软件为基础发展而来，最早被称为Super SAP，包括静力、动力、流体、热传导、电磁场、管道工艺流程设计等 ，有众多的分析模块，可以满足不同行业的需要。主要模块有：Multiphysics，MEMS，inCAD，PipePak，Civil等。,Comsol Multiphysics软件,即
10、为原来的FEMLAB软件，为多重物理场耦合分析软件系统。基本模块中特色模块： 燃料电池 ( Fuel Cell ) 光电 (electronic optic ) 微机电 ( MEMS ) 两相流 ( Two Phase Flow ) 热传 ( Heat Transfer )专用模块： 化工模块 ( Chemical ) 结构分析模块 (Structural mechanics ) 电磁模块 ( Electromagnetics ) 热传 (Heat Transfer Module) 微机电 (MEMS Module) 地球科学 (Earth Science Module,I-deas软件,I-
11、DEAS是美国SDRC公司(现被ugs公司收购）推出的功能强大的设计软件，可以提供从产品概念、产品造型、产品仿真、产品测试、产品加工直至逆向工程的全部功能。其有限元分析功能也十分强大，包括结构分析，流体动力学分析，注塑成型分析，声学分析等。,ESI系列软件,ESI集团是全球首屈一指的材料物理学数值模拟原型和制造流程供应商。其主要产品有： PAM-CRASH 2G 基于显式有限元算法的计算机三维碰撞冲击仿真模拟系统 PAM-STAMP 2G 板金成形过程的有限元计算机模拟 系统PAM-SAFE 2G 基于有限元算法的汽车被动安全性模拟分析系统 PAM-FLOW 空气动力分析软件，适用范围从涡轮机
12、到汽车阻力系数。 PROCAST铸造模拟软件 PAM-OPT 优化软件包,SiPESC软件,SiPESC（Software Integration Platform for Engineering and Scientific Computation，工程与科学计算集成化软件平台）由大连理工大学运载工程与力学学部/工业装备结构分析国家重点实验室研发的面向工程与科学计算的集成软件系统，目的是构建适用于计算力学的科学研究和工程应用的公共服务软件平台。软件平台将以共享/开源的形式向研究单位及人员提供技术支持。网址www.sipesc.org提供手册及试用版下载,Fluent软件,FLUENT软件采用
13、基于完全非结构化网格的有限体积法，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。FLUENT软件包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法。主要模块有：POLYFLOW采用有限元法的CFD软件，专用于粘弹性材料的流动模拟 FIDAP适合解决从不可压缩到可压缩范围内的复杂流动问题GAMBIT面向CFD分析的高质量的前处理器，其主要功能包括几何建模和网格生成TGRID专业的完全非结构化网格生成软件 G/turbo针对叶轮机械前处理器，可以快速高效生成叶轮机械网格FloWizard面向工程的CFD软件，操作简单。,Star-CD软件,基于有限体积法的，最初是由流体力学鼻祖-英国帝国理
14、工大学计算流体力学领域的专家开发，占有市场CFD市场份额的35%，可求解牛顿流体、非牛顿流体；稳态、非稳态；层流、湍流；可压缩、不可压缩流动；辐射、传热、传质；拉格朗日多相流、欧拉多相流；自由表面模拟；燃烧及化学反应等,CFX软件,CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司开发，2003年被ANSYS公司收购。主要模块有： ICEM-CFD前处理模块Bladgen交互式涡轮机械叶片设计工具TurboGrid旋转机械叶片网格生成软件Tascflow旋转机械工程CFD软件,CFDRC软件,是CFDRC公司（CFD Research C
15、orporation）开发的三维计算流体力学软件。广泛地被用在空气动力学(如飞机流场、汽车流场)、 工业工程及建筑通风设计、半导体设计、流场结构耦合计算、流场-结构-电场耦合计算，导弹力学分析等等。主要模块有： CFD-FASTRAN 专为航空航天领域设计的可压缩流动的CFD软件 CFD-GEOM 前处理系统CFD-ACE+为电子领域的研究设计提供的专业电子散热/电磁兼容模拟分析软件 CFD-Micromesh 为微电子领域设计的高度自动化的建模及网格生成软件 CFD-VIEW 通用后处理软件,PHOENICS软件,PHOENICS是模拟传热学与流体力学的通用CFD软件 。适用于零维、一维、二
16、维、三维、稳态、非稳态 分析。可分析可压缩与不可压缩流体，包括非牛顿流、多孔介质中的流动，传导、传热等以及亚音速，超音速，跨音速模拟。,Staad软件,REI公司开发的静力、动力、失稳、非线性、瞬态动力反应、稳态动力反应、地震反应 分析系统。还包含了各种非线性本构关 系。,CSI公司系列软件,ETABS房屋建筑结构分析与设计软件，是全球公认的高层结构计算程序，包含多个国家的建筑规范；SAP2000 nonlinear建筑结构分析通用软件SAFE集成化的楼板、基础底板和扩展式基础设计软件,Recurdyn软件,韩国Functionbay公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件。它采用相对坐标系运
17、动方程理论和完全递归算法，非常适合于求解大规模的多体系统动力学问题。,Dymola软件,Dymola是瑞典Dynasim公司开发的仿真建模软件， 广泛用在汽车，航空，航天等领域。Dymola将不同领域的问题分成不同的模型库，包括：Rotational library-包括旋转钢体，理想齿轮箱，离合器，制动器等Electrical library-包括电阻，电容，电感，变压器，基本半导体器件等Block library-包括像传递函数，控制器，非线性元件等输入、输出模块Multibody systems library-包括三维刚体，关节，弹簧，阻尼器，压力器件等Hydraulic librar
18、y-包括泵，马达，各种阀门，喷嘴，管路等Power systems transient library-三相发电机，负载，线路，变压器，陷波器等,iSight软件,iSIGHT 是由美国 Engineious 公司出品的过程集成、优化设计和稳健性设计的软件，具有“软件机器人”之称。 它能够实现CAD/CAE/CAM以及PDM等各种操作系统的自动化和集成化，并为产品设计及开发提供最优化设计及稳健设计功能。iSIGHT 已经在汽车、航空航天、工业制造、电子及国防工业等多种领域广泛应用。,Optishape软件,日本Quint公司开发的结构形状及拓朴优化软件系统。,OptiStruct软件,Alta
19、ir公司开发的OptiStruct是一个有限元结构分析和优化软件，内含一个准确快速的有限元求解器，用于进行概念设计和细化设计。可以进行线性静态和自然频率优化分析。拥有强大、高效的概念优化和细化优化能力, 优化方法多种多样，可以应用在设计的各个阶段，其优化过程可对静力、模态、屈曲、分析进行优化。,Sysnoise软件,SYSNOISE是全球声振设计、优化的先驱，功能强大，分析功能从空腔的声场分布到环绕物体的声场，甚至可分析声音载荷作用下结构的响应。可预测声波的辐射、散射和传递，以及声学载荷引起的声学响应 。,MSC.Actran软件,MSC.Actran-可以解决许多与声场相关的不同类型的问题，
20、包括辐射、散射、简单板或复合板的声传递、封闭的声场、管道中的传播、对流传播、流体-结构交互作用和阻尼的准确建模。MSC.Actran是基于有限元和无限元方法求解器。,Ansoft公司Maxwell软件,包括Maxwell 2D和3D两个模块。Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁场、静电场以及瞬态电磁场、温度场分析，参数化分析，以及优化功能 MAXWELL 3D最佳的高性能三维电磁设计软件。可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗（R和L）、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算。同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果
21、。,Hypermesh软件,HyperMesh是Altair公司开发的一个高效的有限元前后处理器，能够建立各种复杂模型的有限元和有限差分模型，与多种cad和cae软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。,Femap软件,FEMAP是一个基于Windows的有限元前后处理器，FEMAP为工程师和分析专家解决有限元问题提供了一个简便、精确、有效的解决方案。FEMAP提供了从高级梁造型、中面提取、六面体网格划分，到功能卓越的CAD输入和简化工具。,CEI公司的Ensight软件,EnSight 软件是一个用于高端科学和工程数据的分析、可视化领域开发的工具，它能分析、可视化和沟通高端科学和工程数据集
22、。EnSight 充分利用并行处理和渲染, 提供对VR设备阵列的支持以及能够实时协同。 EnSight 能处理包含上百万甚至上亿个节点的模型。包含standard版，gold版，VR版,Tecplot软件,Tecplot是绘图和数据分析的通用软件，是数值模拟、数据分析和测试的理想工具。Tecplot可以绘制XY，2-D和3-D数据图以显示工程和科学数据 。,Truegrid软件,Xyz公司开发的著名的通用网格剖分前处理软件，支持大部分有限元分析(FEA)及计算流体动力学(CFD)软件。,Gridgen软件,Pointwise公司开发的用于CFD软件网格剖分的程序，具有良好的CAD接口，可以直接读入Catia，Pro/E，UG等CAD模型，并可编辑修改。可以生成多区域的六面体网格，四面体网格以及混合网格，,回顾,MSC,Ansys,Abaqus,Adina,Algor,I-deas,Ls-dyna,Cosmol,ESI系列,通用类软件,专用类软件,计算流体,建筑结构类,钢结构类,多体动力学类,结构优化类,转子动力学类,声场类,电磁场类,铸造类,前后处理类,The End！,
