CAE應(yīng)用軟件選用淺析之求解器篇
上篇說到了前處理軟件選用的一些個人看法,在這里重點(diǎn)說說求解器軟件。供剛剛?cè)胄械呐笥褌儏⒖家幌?。眾所周知,CAE本義是計算機(jī)輔助工程,由于FEA有限元分析為其重要分支領(lǐng)域,因此CAE即成了有限元分析的代名詞。
而現(xiàn)代有限元方法思想的萌芽可追溯到18世紀(jì)末,歐拉在創(chuàng)立變分法用與現(xiàn)代有限元相似的方法求解軸力桿的平衡問題, 1941年A.Hrennikoff首次提出用構(gòu)架方法求解彈性力學(xué)問題,但僅限于桿系結(jié)構(gòu)來構(gòu)造離散模型。1943年,紐約大學(xué)教授Richard Courant第一次嘗試應(yīng)用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)和最小位能原理相結(jié)合,來求解St.Venant扭轉(zhuǎn)問題。 50年代,美國波音公司首次采用三結(jié)點(diǎn)三角形單元,將矩陣位移法應(yīng)用到平面問題上。20世紀(jì)60年代初,克拉夫(Clough)教授首次提出“有限元”的概念。
隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,CAE技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。不僅CAE分析軟件在不斷升級換代,而且應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涵蓋了各行各業(yè)。因此CAE技術(shù)發(fā)展到今天,針對不同力學(xué)原理,不同應(yīng)用領(lǐng)域雨后春筍般的涌現(xiàn)了一批求解器軟件。
一、 軟件種類特點(diǎn)
目前CAE分析軟件經(jīng)過多年的發(fā)展,已脫穎而出了一些具有代表性的軟件如:Abaqus,Nastran,Ansys,ADVC,LS-Dyna,Ncode,StarCD,F(xiàn)luent等。隨著求解器市場的競爭變得日益激烈,因此軟件產(chǎn)品的定位也遵循了“大而全,小而專”的規(guī)則。要么規(guī)模大,求解類型全面;要么規(guī)模小,求解專業(yè)。
通用求解器,如Abaqus,Ansys等,這類求解器涵蓋了多種求解類型,涉及隱式和顯式算法。既可進(jìn)行靜態(tài)分析,也可進(jìn)行動態(tài)分析;既可進(jìn)行線性分析,也可進(jìn)行非線性分析;也正是因?yàn)槿绱?,這類求解器包含有非常豐富的單元類型,材料類型。
專業(yè)求解器, 對某些分析任務(wù)進(jìn)行更為專業(yè),精確的模擬所誕生的求解器。如用于碰撞沖擊分析的LS-Dyna, Pamcrash等,用于流體計算的StarCD,F(xiàn)luent等,用于金屬成型分析的Dynaform、Autoform等。
二、軟件在各行業(yè)中的應(yīng)用
就目前CAE市場的應(yīng)用情況來看,將CAE工具運(yùn)用的如火如荼的當(dāng)屬汽車,船舶,航空,鐵路等交通工具行業(yè)。太多的國家法規(guī),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),促使企業(yè)運(yùn)用CAE技術(shù)降低大量的試驗(yàn)認(rèn)證成本。所以無論是通用處理器還是專業(yè)求解器,都有廣泛應(yīng)用。
對于傳統(tǒng)機(jī)械制造行業(yè),如機(jī)床、模具企業(yè),大量的還是進(jìn)行一些強(qiáng)度分析,金屬成型分析。
對于電子行業(yè),熱分析軟件應(yīng)用的比較廣泛;醫(yī)療器械行業(yè),強(qiáng)度分析軟件應(yīng)用比較廣泛。
三、軟件與企業(yè)的相結(jié)合
所謂“蘿卜白菜,各有所愛”,就是要根據(jù)不同的口味,不同的需求,選擇適合企業(yè)自身的軟件產(chǎn)品。一個軟件少則十幾萬,多則上百萬。CAE技術(shù)的深入應(yīng)用既可以節(jié)約成本,又是企業(yè)研發(fā)實(shí)力的體現(xiàn)。在選用求解器時一定要正確定位,真正發(fā)揮軟件的作用,使其成為研發(fā)的利器。