航空业自主知识产权的CAE软件发展回顾

航空业自主知识产权的CAE软件发展回顾 计算结构技术是结构领域的一次革命性发展 使结构的理论计算变成一种实用工具 深刻地影响了结构设计思想和设计过程 也产生了一个新的领域 计算机辅助工程CAE CAE技术发展大致可分为四个阶段 与计算机硬件发展密切相关 第一阶段是1950 1960年代 主要开发基本的结构分析程序 基于力法和简单的二维和三维位移有限元法 第二阶段是70年代 主要开发通用有限元程序 也产生了混合元和杂交元理论 形成高效数值求解器 线性静力问题求解基本成熟 第三阶段是80年代 主要完善及扩充通用有限元软件 产生了结构优化设计技术 前后置处理软件及计算机辅助设计系统 出现了断裂力学的奇异元技术 边界元技术 有限元与其他数值方法联合求解技术 第四阶段从90年代中期至今 是微机 网络和仿真时代 一方面 计算结构技术软件适应新的计算机环境 另一方面 计算结构技术与其他学科的综合技术发展迅速 迎来了结构仿真和虚拟验证时代的到来 国内的发展从70年代末开始起步 与国际发展对应 可分为两个发展阶段 第一阶段 80年代至90年代中期 是一个快速发展期 开发了大量结构分析软件和CAE软件 1979年以中国飞机强度研究所为主管单位并有多个厂所院校参加的团队成功开发了航空结构静力分析系统HAJIF 1981年开发出航空结构动力分析系统HAJIF 1983年开发出飞机结构多约束优化系统YIDOYU 这些软件填补了我国航空结构分析与优化设计领域的空白 成功地解决了当时航空工业急需要解决的问题 满足了需要 并分别获得了国家二等奖 1985年中国飞机强度研究所成立了计算力学与软件开发应用专业研究室 并成功开发了HAJIF 获得了国家一等奖 而后又相继开发出飞机结构振动环境预计系统VEP 1989年 国家二等奖 复合材料结构分析与优化系统COMPASS 1992年 部二等奖 大型通用有限元结构分析程序系统HAJIF X 1995年 部二等奖 等一系列结构分析与优化设计应用软件以及用于夹层 层合壳体 加筋板 和连接区的多个专用程序 这些软件 在功能规模 软件技术与解决问题能力等方面均居于国内领先地位 某些方面达到或接近当时国际先进水平 形成了国内具有自主版权的航空结构分析与优化设计软件系列产品 在航空 航天及民用工程项目中 发挥了重要作用 80年代初 航空部组织力量 以西门子7760计算机为平台 建立了7760CAD CAE CAM系统 90年代初 以IBM4341为平台 建立了飞机设计集成系统CIEM 这些系统为大型软件系统的集成探索了路子 取得了一定的成功经验 但由于硬件系统的更新和软件集成技术的局限性 未得到进一步的发展应用 经过这十几年 在航空结构分析与优化软件研制方面 缩短了与国外的差距 打破了国外在某些技术领域对我国的封锁 与国外同类软件相比 国产软件整体上虽有差距 但结合国情 每个软件却有其独到之处 如 HAJIF II的固有动力特性计算方法可靠 YIDOYU的机翼模型数据生成能力优越 简单 实用 HAJIF III的非线性求解策略先进 曾引起MSC的极大兴趣 VEP的动响应计算 特别是动载荷分析应用前景广 HAJIF X 的分析功能强 应用面广 可与MSC NASTRAN相貔美 COMPASS是适于复合材料翼面结构综合设计软件 具有一定的多学科优化能力 第二个阶段从90年代至今 引进大量国际商业软件 并进行二次开发 CAE软件应用技术得到加强 并开始了仿真技术的研究 国内各厂所均根据应用需求 购入商用CAE软件 一定程度上满足了飞机设计的需求 也推动了CAE软件在航空业的应用 但这些软件购价昂贵 且有一定的使用年限 从发展的角度看 总不能把国外的软件一直购买下去 在这个阶段 国产软件结合计算机技术的发展 走自我完善的发展道路 结合国际商业软件 开发专用软件 为国产软件留住了一块阵地 如飞机着陆滑跑载荷分析系统 ALTLAS 飞机颤振实时分析系统 AFTAS 计算机辅助结构试验分析系统 CATAS 飞机结构耐久性 损伤容限分析系统 ADDS 等 元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业 年青是因为她正处在战略重组后的初创期 悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣传统 元计算的目标是做强中国人自己的计算技术 做出中国人自己的CAE软件 元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术 曾获中科院科技进步二等奖 国家科技进步二等奖 通过自身不懈的努力与完善 形成一系列具有高度前瞻性和创造性的产品 元计算产品适用范围广泛 目前有国内外专业客户300余家 涉及美 加 日 韩 澳 德 新等国 遍布石油化工 土木建筑 电磁电子 国防军工 装备制造 航空航天 等多个领域 有限元语言及编译器 FiniteElementLanguageAndit sCompiler 以下简称FELAC 是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平研究院于1983年开始研发的通用有限元软件平台 是具有国际独创性的有限元计算软件 是PFEPG系列软件三十年成果 1983年 2013年 的总结与提升 有限元语言语法比PFEPG更加简练 更加灵活 功能更加强大 目前已发展到2 0版本 其