有限元分析软件

1、文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持LMS SYSNOISE声振耦合分析软件SYSNOISE是市场上最先进的声-振分析软件，但并不要求使用者是声学专家。SYSNOISE是全千声-振领域的设计、故障诊断、优化的先驱，功能强大。从空腔的声场预测到环绕物体的声场分析，甚至可计算声场作用下结构的响应，从而帮助噪音控制工程师优化产品的声-振特性。SYSNOISE的优秀用户遍及工业界的各类技术人员，如：研究开发工程师喜欢灵活性,偶尔使用的用户需要易于理解的图形界面，设计工程师则依赖在线“向导”帮助自己完成分析。来自振源的声辐射从振动测量结果或有限元计算结果，计算物体表面及任意点的辐

2、射声场。例如：发动机、压缩机的噪声，扬声器的声辐射。声场分布预测声场中结构周围形成的声场和结构振动。例如：潜艇探测、道路噪音屏障的隔声效果。结构路径传播文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持计算动态激励引起的结构强迫振动响应及产生的声场。例如：发动机支架设计、转子不平衡的影响。空气路径传递损失计算处在声场中的薄板的传递损失特性、被激起的振动大小、板两侧的声场。例如：由发射噪音引起的卫星振动、声波穿过装饰面板的传播、洗碗机噪音。多种耦合建模方式，多种算法有限元法求解内部噪音有限元法非常适用于封闭区域，如 ：客舱、通风道、保护罩，常用于 ：模拟吸能内衬、孔板或渗透墙、多孔材料

3、；预测共振频率和声-振模态；在时域或频域上计算已知激励在空腔中产生的声-振响应，可考虑流动的影响无限元（I-FEM ）求解辐射声场SYSNOISE采用无限元法作为补充，用于计算声-振响应和振动结构对外部声场的灵敏度。此法也可用于求解流-固耦合问题，且它非常适合多种流体问题以及求解时域问题。边界元法求解内部声场和外部辐射声场边界元法适合求解内部和外部声 -振问题，如:结构的声辐射：确定结构表面或声场中任何一点的频率响应计算声音散射：研究位于声场中的刚体和弹性体与声波的相互作用 分析面板材料对声场的贡献量计算声音传递系数和穿过墙壁、管道、消音器等的损失预测耦合模态 通过灵敏度分析进行优化设计：采用

4、逆算法，由测得的噪声求解表面振动文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持开放的环境，先进的求解方式SYSNOISE艮容易与以下结构分析软件实现直接的数据交换：MSC/NASTRANMSC/PATRANANSYSI-DEASHypermeshABAQUSPro / MECHANICAFemGen / Fem View新开发的算法降低了操作和计算时间;NetSolver自动将处理任务分配给一组网络工作站；巨型机的并行计算版本可方便地处理超大型问题；独特的声学传递向量(ATV)可快速精确地求解边界元声辐射问题。全面的声学解决方案LMS Violins:特殊用途的有限元软件，用于预

5、测多层板的振动和吸声效果。这种阻尼和隔振材料用 于汽车和飞机内饰等。LMS Raynoise:采用几何声学技术， 分析室内和音乐厅的声效，也用于环境和工业噪声控制。采用高级几何声学技术，分析复杂小型空间的高频声舒适度，如汽车、火车和飞机的客舱。不断创新LMS Sysnoise 5.6版新增流体声学计算模块，用于分析流体高速流动引起的噪声(Flow-InducedNoise),与市场领先的CFD软件的接口可保证流场计算结果直接用于声学分析。可应用于：车辆外部部 件的风噪，通风管，管道喷射口，风机叶片，化学分离器，LMS FALANCS疲劳分析软件FALANC涡疲劳分析软件包，采用已验证的先进的技

6、术，精确、快速、方便地预测零部件在真实载荷下的关键寿命点。轻松处理大型工业问题，如，非常复杂的焊接结构受到上百个各个方向的载荷。众多专家对其精练的算法和自动处理复杂的相互作用的能力都赞不绝口。非专业人士也对其清晰的一体化设计文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持喜爱有佳。所有人都会喜欢其开放性设计，可与已有分析工具集成使用。自从1993年FALANCS诞生至今，LMS公司一直在与领先的研究院和主要用户合作以确保最先进的 技术能够适用于工业产品的疲劳设计，并与试验严格比较以验证其分析能力。除小试样试验验证外，在超 过40个咨询项目中的车辆零部件和结构上进行了与实际寿命的比较

7、验证，不仅比较最后结果，还对中间的 试验数据进行比较。FALANCM仅能很好地预测疲劳寿命，还能自动发现裂纹产生地点，而不需要设计者猜测何处是零部 件的关键点。加速算法能使得在很短时间内完成。应变寿命计算和应力寿命计算FALANCS可用应变寿命法对裂纹产生进行预测，也可用应力寿命法对裂纹产生和总体寿命进行预测。两个方法都考虑了表面粗糙度和尺寸效应。FALANCS运用了所有的损伤累积法则和平均应力修正。另外，还可对短裂纹进行断裂力学分析。支持有限元分析和试验FALANCM仅可与主流有限元软件集成使用，进行疲劳寿命预测，还可对试验测得的应变时间历程数 据进行疲劳分析。焊点和焊缝FALANCS处理大

8、型结构的成百个焊点和很长的焊缝，分析时采用国际标准，多种焊点焊缝模型备选。处理多向载荷只是起点大多数的零部件都承受相互独立的多向载荷。于是我们起初就把FALANCS设计成可以处理多向非比例载荷。另外，局部应力状态经常是多轴的，主应力轴经常随时间旋转。FALANCS采用最先进的且已验证的方法处理这些问题一临界平面法，考虑了由细观裂纹产生的各向异性。准静态和模态叠加如万向节之类的零部件振动频率从不会达到其固有频率，货车车架和排放系统也是。为了考虑这些情况，FALANCS支持基于准静态和模态叠加的应力分析方式。您考虑精确度和计算速度来选择最适合 的分析方法。运用加速算法自动检测关键部位节点自动筛选技

9、术和时间历程压缩技术，自动寻找关键部位，可在保证准确的同时，大大提高分析效率。应用环境FALANCST运彳f于Unix和 Windows操作系统。支持批处理文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持和交互式图形界面。支持多 CPU专业的结果显示可容易地把分析结果输出到您偏爱的后处理工具进行显示损伤曲线在零部件表面叠加，从而能一眼就确定出破坏点软件优点1 .可使设计组不用推测就可知道疲劳破坏关键点和破坏时间2 .指出潜在的疲劳问题，在制造前的设计中评估疲劳性能。4.3 .采用已验证的先进技术一通过测试验证。开放式的解决方案。可和大多数有限元软件包配合使用而不需学习新的软件。5

10、. 一般使用者都很容易使用且有足够的能力处理复杂问题6 .可处理具有数十万节点和数百个载荷的大型计算工程。7 .计算速度快。可减少实际设计中的问题。8 .可使测试和分析部门能协同工作。LMS Gateway:将物理模型试验数据与虚拟模型有限元分析数据文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持相结合您可曾试图比较过两个有限元软件分析的结果？或化费很多时间来辨别有限元分析与测试结果的差别？有过把振动和噪声数据从一种格式转换成另一种格式的要求？试过把试验数据和有限元分析的数据结合到一个计算模型中进行分析?LMS Gateway帮助CAE分析人员更快地完成工作，而且结果更精确。它可以

11、直接读取所有的主要有限元程序的动态分析结果，提供给CAE工程师所需的进行结果分析的所有工具， 包括不同有限元程序分析结果的比较， 与设计目标的比较，与实验结果的比较。但Gateway远不只是一个NVHB据的后处理工具。当分析结果不能满足功能要求时，Gateway将帮助您识别问题的根源，寻找解决问题的途径。预试验分析- 基于有限元模型，建立模态试验方案- 确定最优的响应传感器的数量和位置- 确定最优的激振器的位置和方向- 自动生成模态试验的几何线架模型有限元模型的相关分析和修正文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 将有限元结果与试验或其他有限元软件的数据进行比较，可用：

12、MAC, CoMAC, MACCo, FRAC, RVAC, FRFDIFF- 有限元模型缩聚以加速求解，采用 Guyan, IRS和SERE豉术- 修正有限元模型灵敏度分析和优化- 固有频率的灵敏度分析- 指示在何处进行何种结构修改- 自动结构优化MSC/NASTRAN SOL20WT 后接口- 为SOL20雎备所有输入文件- 优化目标：固有频率，总质量，响应幅值- 结果的可视化解释- 建立优化后的有限元模型强迫响应和贡献量分析-源排序- 识别产生过大噪声和振动的部件方便快速地定位最有效的设计改进区域文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 将噪声和振动目标叠放到部件上

13、系统综合- 基于模态和FRF的子结构综合- 透明使用试验和有限元数据- 不同设计的快速评价-方便的连接点和边界条件的优化优点1,振动和噪声分析的同一 CAE环境，不同来源的数据的同屏比较，多种 2D、3D图形显示2,直接读取其它软件数据，无需自编接口程序 :NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, SAMCEF, MATLAB, Universal, LMS SYSNOISE, LMS CADA-X3.更好地理解建立的模型-识别敏感的模型参数并找出他们是如何影响模型精度的4,超越纯粹的预示：通过优化虚拟模型，改善声振性能LMS Gateway帮您将您的产品带入声振优化的高层次，并缩短开发

14、周期。其他用户的应用范例可供借鉴， 今天就联系LMS,尽早领略试验与计算分析相结合-改善您的设计-加快开发进度！LMS Optimus多学科优化软件LMS Optimus是智能化的多学科优化软件，可自动显示和探索您的设计空间，深入了解设计的关键点。 更进一步，采用梯度法可以比较快速地得到优化点，或采用最新的总体优化方法用于响应表面中存在多个 峰谷时的最优点计算。Optimus可以将整个优化过程自动化，监视整个进程并在必要时中止某个任务。LMS Optimus与其他优化软件不同，其开放型使得它可以与任一个CAE分析软件配合使用，即使是很老的软件。Optimus的智能技术可使您简单地将您的分析软件

15、的输入和输出文件联系起来，只需点几次鼠 标，不像传统的优化软件需要接口程序。LMS Optimus极大地考虑了设计工程师关心的方便性和易用性。交互式图形和智能化的变量定义可轻 松地建立起优化流程，成熟且先进的试验设计和优化方法可有效地求解。即使对优化理论了解不多，也能 很快地使用它进行优化设计。对优化专家，LMS Optimus提供了各种方法和工具，并且留有多处自定义接口，可方便地展开深入的分析直至扩展它的功能。有LMS Optimus优化专家，您就可以轻松设计出比别人更优的产品。分析流程：通过交互式图形方式来定义优化流文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 定义分析程

16、序之间的连接和数据传送- 定义设计输入（设计变量）和设计输出（设计目标），多输入和多输出时的分组- 读取流程模板- 指定调用的分析程序的输入/输出文件中的变量的位置- 优化流程的预演设计空间探索- 试验设计：16个试验设计如分式及全分式，中心合成，Taguchi , Plackett and Burman ,； 用户 自定义- 响应表面模型：多重线性回归，随机内插，用户自定义优化响应表面算法：自动选择多项式、正弦、余弦、对数、指数等函数组- 用户自定义的试验设计设计优化方法- 以微分算法为基础的非线性规划技术：序列二次规划，广义既约梯度法，- 遗传算法：自适应进化法，差分进化法，模拟退火法，文

17、档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 随机搜索算法：Latin超立方体法，移动渐近线法- 可方便地集成用户自定义的优化算法，无需编译连接- 优化过程的监视和在线互动鲁棒性设计Monte Carlo 分析- 可对每个设计变量独立定义其分布：高斯，正态，指数，Rayleigh等11种，自定义- 对设计变量加工偏差的灵敏度分析- 可基于优化结果或响应表面模型- 可利用优化方法中的随机搜索算法10文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持丰富的图形分析和后处理工具- 响应表面模型的3D和等高线显示- 输入和输出变量相关性分散图- 贡献量分析灵敏度分析-残余量分

18、析-优化过程的收敛性指示11文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持使用环境- Unix OSF/Motif- Windows NT/2000- 交互式菜单图形界面- 完全命令行批作业式，以实现自动运行或集成于其他系统用 L M S Optimus 作优化，让明天的世界更美好！ LMS Optimus 广泛应用于车辆、航空航天、船舶工业、能源工业的机械、结构、流体、热工及其他设计；电子器件；食品医药；土木工程；农业育种；资源管理；营销规划；LMS TecWare 耐久性试验载荷数据处理软件假如你刚刚花了一天的时间来采集现场载荷数据，然后您想用多长时间来处理这些数据并给出报告

19、？您的振动台模拟试验是否采用了先进的技术进行加速试验？用什么方法来编制耐久性试验方案？如何选择更适合您的汽车试验的试车场？您用几个工具来完成这些任务，使得您宝贵的时间浪费在数据的转换上？使工程更精炼！ LMS TecWare ,使您进行耐久性试验载荷数据分析所需的一切变得容易。LMS TecWare是市场领先的模块化的载荷分析和合成的完整解决方案。LMS在汽车业的广泛的经验和先进技术满足了用户的需求并给予了更多，许多工具超越了目前的发展水平，使现有的处理过程自动化。除传统的分析手段如交互式的载荷信号处理编辑、雨流计数分析和雨流图的编辑等之外，LMS的独特技术如旋转部件的雨流分析、使用工况外推、

20、复杂部件的多轴载荷处理、考虑到能量和频率响应的雨流投影滤 波器，足使您轻松应对复杂的分析，使您深入洞察真正作用在整车或零部件上的载荷。TecWare核心功能- 时域信号编辑功能：时域信号数据格式转换、偏移、零点漂移矫正、数据平滑、生成逐渐增强的时间信号、自动选择时间段- 桌面管理器用来操作和管理进行特定的分析和监控任务所需的所有数据对象- 支持工作流只允许把选定的数据对象传递给特定的模块12文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 可配置的结果显示通道和结果文件命名方案,结果自动添加到当前桌面管理器中- 数据可轻松地重新安排和在几种- 完全可自定义的用户界面（如菜单、按扭

21、等）高级耐久性试验信号处理：常用的谱分析，交互式滤波器，异常信号检测及处理- 快速富氏变换（FFT）和逆变换，功率谱密度函数、频率响应函数、相干函数- 交互式滤波器设计工具：低通、高通、带通和组合式- 自适应尖峰检测，消除信号漂移，逐帧信号分析疲劳af数：基于疲劳的计数算法和数据表达- 单轴和多轴雨流计数，Range pair、分级交叉、均匀分级交叉，峰值计数III - 一次设置处理多个时间历程和通道，交互生成计数设置- 预定义的通用参数（滤波带宽、分级数、结果储存方案等）旋转部件：旋转部件如轴或齿轮等所需的扩展的基于雨流计数的载荷分析。13文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎

22、下载支持- 完整地考虑拉伸和压缩之间的所有过渡- 计算齿轮的每个齿的滞回环，计及其它通道的数值RainEdit:雨流图的编辑- 编辑雨流计数矩阵和雨流计数留数- 对雨流计数矩阵的重标定和重校准（例如改变分级个数等）- 雨流计数矩阵基于密度的比较- 基于雨流计数的典型时间历程重构RainExtra :根据雨流图对使用工况外推- 包括自动重缩放的叠加功能（在雨流计数域串接数据）。可以单独定义每段数据的循环系数。- 根据用户定义的置信因子（平滑因子）使用随机密度方法扩展为更长时间的测量数据。平滑因子用来 调整输入数据的可靠性。- 扩展为更苛刻的载荷数据（更粗暴的驾驶员、更恶劣的试验路段等）。Mult

23、iRain :用多轴雨流技术进行多轴载荷分析- 把雨流计数扩展到包含相位影响的多轴向载荷分析。可以很明显地判断线性或近似线性。- 叠加、外推为更长的测量数据，并重构为时间历程。雨流计数域所有的著名的单轴向方法都扩展到多 轴向。RP- Filter ：多轴载荷的雨流投影滤波器14文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持- 把单轴向的滞回环滤波技术扩展到多个输入载荷。- 使用时间窗口进行删除以保留频率特性，或者把能量损失限制在用户定义的频段内- 试验预处理算法在需要时可以降低信号的斜率或频率。CombiTrack :建立目标谱与试验场道路的当量关系- 从雨流计数、功率谱密度或旋

24、转力矩直方图进行优化组合以达到预定义的目标。- 只组合众所周知的基本数据以保持现实的频率特性。- 支持单轴向和多轴向雨流计数矩阵，可以用在零部件或整车试验中。- 时间优化（损伤限制在目标值之下）或直方图优化。考虑附加的用户定义的约束和边界条件。有限元分析计算机辅助工程（CAE）作为一门新兴的学科已经逐渐的走下神坛，成为了各大企业中设计新产品过程中不可缺少的一环。传统的CAE技术是指工程设计15文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度 与寿命评估、运动/动力学仿真，验证未来工程/产品的可用性与可靠性。如今，

25、随着企业信息化技术的不断发展，CAE软件与CAD/CAM/CAPP/PDM/ERP 一起，已经成为支持工程行业和制造企业信息化的 主导技术，在提高工程/产品的设计质量，降低研究开发成本，缩短开发周期方 面都发挥了重要作用。而CAE技术出现则是要归功于有限元分析的诞生，在有限元法诞生的早期，几 乎所有的CAE软件都是使用有限元法来进行计算求解。因此，可以说有限元法 的发展也间接反映了 CAE软件在这半个世纪的发展历史。1有限元法的诞生每一项新技术的推出都是由于时代的迫切需要， 而新技术的出现后也需要经历历 史的重重考验。在上个世纪40年代，由于航空事业的快速发展，对飞机内部结 构设计提出了越来越

26、高的要求，即重量轻、强度高、刚度好，人们不得不进行精 确的设计和计算。正是在这一背景下，有限元分析的方法逐渐的发展起来。早期的一些成功的实验求解方法与专题论文，完全或部分的内容对有限元技术的产生做出的贡献，首先在应用数学界第一篇有限元论文是1943年Courant R发表的 Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibration » 一文，文中描述了他使用三角形区域的多项式函数来求解扭转问题的 近似解，由于当时计算机尚未出现，这篇论文并没有引起应有的注意。1956年，（波音公司工程师）

27、，（土木工程教授），（航空工程教授）及（波音公司 工程师）等四位共同在航空科技期刊上发表一篇采用有限元技术计算飞机机翼 的强？的论文，名为Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures » , 文中把这种解法称为刚性法（Stiffness）, 一般认为这是工程学界上有限元法的开 端。1960年，Ray W. Clough教授在美国土木工程学会（ASCE）之计算机会议上，发 表另一篇名为The Finite Element in Plane Stress Analysis » 的论文，将应用 范围扩展到飞机以外之

28、土木工程上，同时有限元法 （Finite Element Method）的名 称也第一次被正式提出。由此之后，有限元法的理论迅速地发展起来，并广泛地应用于各种力学问题和非 线性问题，成为分析大型、复杂工程结构的强有力手段。并且随着计算机的迅速 发展，有限元法中人工是难以完成的大量计算工作能够由计算机来实现并快速地 完成。因此，可以说计算机的发展很大程度上促进了有限元法的建立和发展。2由理论到程序的转变2.1 FEA技术的探索起源期16文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持有限元法”概念的提出，引出了美国加州大学伯克利分校有限元技术研究小组的 最为辉煌的十年历程。1963

29、年在加州大学 Berkeley 分校，Edward L.Wilson 教授和 Ray W. Clough 教 授为了教授结构静力与动力分析而开发了SMIS (Symbolic Matrix InterpretiveSystem),其目的是为了弥补在传统手工计算方法和结构分析矩阵法之间的隔 阂。1969年，Wilson教授在第一代程序的基础上开发的第二代线性有限元分析 程序就是著名的SAP (Structural analysis program ),而非线性程序则为 NONSAP。Wilson 教授的学生 Ashraf Habibullah 于 1978 年创建了 Computer and S

30、tructures Inc. (CSI) , CSI的大部分技术开发人员都是 Wilson教授的学生, 并且Wilson教授也是CSI的高级技术发展顾问。而 SAP2000则是由CSI在 SAP5、SAP80、SAP90的基础上开发研制的通用结构分析与设计软件。同样是 1963 年，Richard MacNeal 博士和 Robert Schwendler 先生联手创办了 MSC公司，并开发第一个软件程序，名为SADSAM (Structural Analysis byDigital Simulation of Analog Methods )即数字仿真模拟法结构分析。提到MSC公司，就想到与

31、其有着不解渊源的美国国家太空总署(NASA),当年美国为了能够在与前苏联之间的太空竞赛中取得优胜而成立了NASA。而为了满足宇航工业对结构分析的迫切需求，NASA于1966年提出了发展世界上第一套 泛用型的有限元分析软件 Nastran(NASA STRuctural ANalysis Program) 的计 划，MSC.Software则参与了整个Nastran程序的开发过程。1969年NASA推 出了其第一个NASTRAN版本，称为COSMIC Nastran。之后MSC继续的改良 Nastran 程序并在 1971 年推出 MSC.Nastran。另一个与NASA结缘的是SDRC公司，1

32、967年在NASA的支持下SDRC公司 成立，并于1968年发布了世界上第一个动力学测试及模态分析软件包，1971年推出商业用有限元分析软件 Supertab(后并入I-DEAS软件中，这也就是为什 么I-DEAS作为一款设计软件具有限元分析还如此强大的原因 )。1969 年，John Swanson 博士建立了 自己的公司 Swanson Analysis Systems Inc(SASI)。其实早在1963年John Swanson博士任职于美国宾州匹兹堡西屋公 司的太空核子实验室时，就已经为核子反应火箭作应力分析编写了一些计算加载 温度和压力的结构应力和变位的程序，此程序当时命名为STA

33、SYS (StructuralAnalysis SYStem)。在Swanson博士公司成立的次年，结合者早期的 STASYS 程序发布了商用软件 ANSYS。 1994 年 Swanson Analysis Systems, Inc. 被 TA Associates并购，并宣布了新的公司名称改为 ANSYS。2.2 FEA技术的蓬勃发展期进入70年代后，随着有限元理论的趋于成熟，CAE技术也逐渐进入了蓬勃发展 的时期，一方面 MSC, ANSYS , SDRC三大CAE公司先后组建，并且致力于 大型商用CAE软件的研究与开发，另一方面，更多的新的 CAE软件迅速出现， 为CAE市场的繁荣注入

34、了新鲜血液。17文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持.70年代初当时任教于 Brown大学的Pedro Marcal创建了 MARC公司，并推出 了第一个商业非线性有限元程序 MARC。虽然在MARC在1999年被MSC公司 收购，但其对有限元软件的发展起到了决定性的推动作用，至今在 MSC的分析 体系中依然有着MARC程序的身影，更值得一提的是Pedro Marcal早年也是毕 业于Berkeley大学。在早期的商用软件舞台上，还有两位主要人物，他们是 David Hibbitt和Klaus J Bathe。David Hibbitt 是 Pedro Marcal 在

35、 Brown 的博士生，David Hibbitt 与 Pedro Marcal 合作到 1972 年,随后 Hibbitt 与 Bengt Karlsson 和 Paul Sorenson 于 1978 年 共同建立HKS公司，推出了 Abaqus软件，使ABAQUS商业软件进入市场。 因为该程序是能够引导研究人员增加用户单元和材料模型的早期有限元程序之 一,所以它对软件行业带来了实质性的冲击。2002年HKS公司改名为ABAQUS , 并于2005年被达索公司收购。另外一位对有限元方法做出重大贡献的是 Klaus J. Bathe博士。Klaus J. Bathe 六十年代末在Berkel

36、ey大学Clough和Ed Wilson博士的指导下攻读博士学位， 从事结构动力学求解算法和计算系统的研究。由于 Bathe博士在对结构计算以 及SAP软件所做的贡献，Bathe博士毕业后被MIT聘请到机械与力学学院任教 至今。1975年在MIT任教的Bathe博士在NONSAP的基础上发表了著名的非线性求 解器 ADINA (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis) ,而在 1986 年ADINA R&D Inc,成立以前，ADINA软件的源代码是公开的，即著名的 ADINA81版和ADINA84版本的fortran源程序，后

37、期很多有限元软件都是根据 这个源程序所编写的。1977年Mechanical Dynamics Inc.(MDI)公司成立，致力于发展机械系统仿真软 件，具软件ADAMS应用于机械系统运动学、动力学仿真分析。后被 MSC公司 收购，成为MSC分析体系中一个重要的组成部分。在CAE的历史中另一个神奇的程序是显式有限元程序DYNA , DYNA程序由当时在美国Lawrence Livermore国家实验室的John Hallquist编写。之所以说 DYNA神奇，是因为在现在我们熟知的众多软件中，都可以发现DYNA的踪迹，因此LS-DYNA系列也被公认为显式有限元程序的鼻祖。下面我们来细数一下由

38、DYNA所演变出来的有限元程序：在20世纪80年代，DYNA程序首先被法国ESI公司商业化，命名为 PAM-CRASH ,现已成为了 ESI的明星产品。除此之外，ESI公司还有多个被人 熟知的软件，如铸造软件 ProCAST ,钺金软件PAM-STAMP ,焊接软件 SYSWELD ,振动噪声软件 VA One ,空气动力学软件 CFD-FASTRAN ,多物理 场软件CFD-ACE+等等。18文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持1988 年，John Hallquist 自己创建 LSTC(Livermore Software Technology Corporati

39、on)公司,发行和扩展 DYNA程序商业化版本LS-DYNA。同样是1988年，MSC在DYNA3D的框架下开发了 MSC.Dyna并于1990年发 布第一个版本，随后于1993年发布了著名的MSC.Dytran。另外，ANSYS收购了 Century Dynamics公司，把该公司以DYNA程序开发的 高速瞬态动力分析软件 AUTODYN纳入到ANSYS的分析体系中。并且在1996 年,ANSYS 与 LSCT 公司合作推出了 ANSYS/LS-DYNA 。1984年，ALGOR公司成立于，总部位于宾州的匹兹堡，ALGOR公司在购买SAP5源程序和vizicad图象处理软件后，同年推出 AL

40、GOR FEAS (Finite Element Analysis System )。随着有限元技术的日趋成熟，市场上不断有新的公司成立并推出 CAE软件，1983 年AAC公司成立，推出COMET程序，主要用于噪声及结构噪声优化分析等领 域。 随后Computer Aided Design Software Inc 推出提供线性静态、动态及热 分析的PolyFEM软件包。1988年Flomerics公司成立，提供用于空气流及热传 递的分析程序。同时期还有多家专业性软件公司投入专业CAE程序的开发。由此，CAE的分析已经逐渐的扩展到了声学、热传导以及流体等更多的领域。在早期有限元技术刚刚提出时

41、，其应用范围仅在航空航天领域，且研究的对象也 只局限在线性问题与静力分析。而经过近十年的发展研究，有限元技术的应用范 围已经囊括了力学、热、流体、电磁的自然界四大基本物理场，并且已经发展到 多场耦合技术(如表1所示)。可以说有限元技术经过十年的研究发展，其应用 范围与研究对象发生了翻天覆地的变化。2.3 FEA技术的成熟壮大期上世纪90年代至今是CAEK术的成熟壮大时期，这一时期的 CAE领域呈现出了 大鱼吃小鱼的市场局面，大的软件公司为了提升自己的分析技术、 拓宽自己的应 用范围寻找机会收购、并购小的、专业的软件商，因此CAE®C件本身的功能得到 了极大的提升。MSS司作为最早成立

42、的CAa司，先后通过开发、并购，已经把数个 CAES序 集成到其分析体系中。目前MSC司旗下拥有10几个产品，如Nastran、patran、 Marc、Adams Dytran和Easy 5等，覆盖了线性分析、非线性分析、显式非线 性分析以及流体动力学问题和流场耦合问题。另外，MSS司还推出了多学科方案(MD来把以上的诸多产品集成为了一个单一的框架解决多学科仿真问题。ANSY公司通过一连串的并购与自身壮大后， 把其产品扩展为ANSYSechanical 系歹I,ANSYSCFD(FLUENT/CFX系列，ANSYANSOF藤歹U以及 ANSYSWorkbench 和EKM?。由此ANSYS!

43、造了一个体系规模庞大、产品线极为丰富的仿真平台， 在结构分析、电磁场分析、流体动力学分析、多物理场、协同技术等方面都提供 完善的解决方案。19文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持.SDRC巴具有限元程序Supertab并入到I-DEAS中，并加入耐用性、NVH优化与 灵敏度、电子系统冷却、热分析等技术，且将有限元技术与实验技术有机地结合 起来，开发了实验信号处理、实验与分析相关等分析能力。而在 2001年SDRC 公司被ED薪收购，并将其与UGS&并重组，SDRC勺有限元分析程序也演变成 了 NX中的I-deas NX Simulation ,与NX Nastr

44、an 一起成为了 NX产品生命周期 中的仿真分析中的重要组成部分。说到NX Nastran ,大家都会想到另一个以 Nastran为名的有限元软件 MSC.Nastran。MSC.Nastran与NX Nastran可谓是同根同源，皆是由 NASA隹出 的Nastran程序的源代码发展出来的。下面我们可以简单的介绍下 MSC.Nastran 与NX Nastran的由来。在当时开发Nastran程序的不止MSCH家公司，还有另外两家公司也推出了 Nastran程序的商业版，1972年UAI公司发布基于 COSMIC NASTRANUAI Nastran 软件，1985 年 CSA心司发布了基于

45、 COSMIC NASTRANCSAR Nastran 软件。当时是市场上有这3家公司共同经营Nastran软件。而在1999年，MSC攵购了 UAI和CSAR成为市场上t家提供 Nastran商业 代码的供应商。而在此后的几年，独自享有源代码的 MSCNastran软件价格不断 上涨，但是其功能和服务却没有得到相应的提升， 从而引发大量客户的抱怨，为 此NASAU向美国联邦贸易委员会（FTC）提出了申诉。美国FTC判“MSC Nastran垄断” ,MSC Nastran源代码须公开，而这一决定也 引来了 UGS2司加入到Nastran的市场中来。而后，UGS艮据MSO提供的源代 码、测试案

46、例、开发工具和其他技术资源开发出了 NXNastran。至此，源于NASA 的Nastran 一分为二，齐头并进，为用户带来了更多的新技术与服务。进入21世纪后，早期的三大软件商 MSC ANSYS SDRC勺命运各不相同，SDRC 被EDS攵购后与UGSS行了重组，具产品I-DEAS已经逐渐的淡出了人们的视线； MSQI从Nastran被反垄断拆分后一蹶不振，2009年7月被风投公司STG攵购， 前途至今还不明朗；而ANSYSW是最早出现的三大巨头中最为强劲的一支，收购了 Fluent、CFX Ansoft等众多知名厂商后，逐渐的塑造了一个体系规模庞大、 产品线极为丰富的仿真平台。而在CAE

47、flf场的其他厂商也发生了不少的并购和重组，一些新近的厂商也逐渐在 崭露头角。如并入达索 SIMULIA的ABAQUS能否如SolidWorks 一样借助达索的 强劲在CAEm场中打出一片天地；以前后处理而进入 CAE®域的Altair公司， 其Hypermesh软件自诞生之日起就备受业界的关注， 而围绕前后处理建立起来的 HyperWorks软件，也已经成为了现在市场上很有竞争力的软件，近几年来收入也持续上涨；LMSm是一个比较有特点的CAES件公司，具软件的分析集1D 3n “试验”于一身，不仅可以加速虚拟仿真，还能使仿真结果更准确可靠；COMSOL则是以多物理场耦合仿真开辟出了

48、一片新天地，为其发展、更为CAEK术的发展 拨开迷雾。20文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持另外，在市场中占有一定份额的还有如前后处理软件ANSA Truegrid ,流体仿真软件 Fluent （被 ANSY散购）、CFX（被 ANSYS攵购）、Phoenics、NUMECA Star-CD ,铸造仿真软件ProCAST FLOW-3D MAGMSOF邙一批专业CAE分析软 件。3国内有限元法的发展之路我国的力学工作者为有限元方法的初期发展做出了许多贡献，其中比较著名的 有：陈伯屏（结构矩阵方法），钱令希（余能原理），钱伟长（广义变分原理）， 胡海昌（广义变分原理）

49、，冯康（有限单元法理论）。遗憾的是由于当时环境所 致，我国有限元方法的研究工作受到阻碍， 有限元理论的发展也逐渐与国外拉开 了距离。20世纪60年代初期，我国的老一辈计算科学家较早地将计算机应用于土木、建 筑和机械工程领域。当时黄玉珊教授就提出了 “小展弦比机翼薄壁结构的直接设 计法”和“力法-应力设计法”；而在 70年代初期，钱令希教授提出了 “结构 力学中的最优化设计理论与方法的近代发展”。这些理论和方法都为国内的有限 元技术指明了方向。1964年初崔俊芝院士研制出国内第一个平面问题通用有限元程序，解决了刘家 峡大坝的复杂应力分析问题。20世纪60年代到70年代，国内的有限元方法及 有限元

50、软件诞生之后，曾计算过数十个大型工程，应用于水利、电力、机械、航 空、建筑等多个领域。20世纪70年代中期，大连理工大学研制出了 JEFIX有限元软件，航空工业部研 制了 HAJIF系列程序。80年代中期，北京大学的袁明武教授通过对国外SA啾件的移植和重大改造，研制出了 SAP-84;北京农业大学的李明瑞教授研发了 FEM 软件；建筑科学研究院在国家“六五”攻关项目支持下，研制完成了 “BDP-S筑工程设计软件包”；中国科学院开发了 FEPS SEFEM航空工业总公司飞机结构 多约束优化设计系统YIDOYl一批自主程序。上世纪90年代以来，大批国外CAE件涌入国内市场，遍及国内的各个领域， 国

51、外的专家则深入到大学、院所、企业与工厂，展示他们的 CAEK术、系统功能 及使用技巧，因此使得国内自主研发CA承件受到强烈打压。同时，有关管理部 门在对直接为先进装备制造业服务的 CA承件核心技术的认识上产生了偏差： CAE®不属于基础科学，又不属于科技攻关，故而失去了必要的支持，使其发展 举步维艰，以至于在上世纪的最后十几年国内 CAE自主创新的步伐已经非常缓 慢，也逐渐的拉开了与国外caEJc件的距离。进入21世纪后，虽然国外CAEJC件占据市场主流的现状短时间内已经无法撼动， 但国内自主知识产权CAE®C件逐渐市场化，获得了一定的发展：北京飞箭软件有 限公司推出的FE

52、PG郑州机械研究所推出的紫瑞 CAE大连的大工安道公司的 CAEJAdopt.Smart ;湖南大学与吉林大学开发了针对汽车结构的 KMA分析系 统；华中科技大学针对铸造成型开发的华铸 CA承件；清华大学、上海交大在注 塑成型CAE®域也推出了相应的分析软件。21文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持虽然国内CAE自主研发之路历经艰辛，但是广大专家学者用锲而不舍的战斗精神 顽强地生存下来。尤其是在近几年，数字化产品设计的概念逐渐深入人心， 国内 高校技术研究和应用水平不断提高，有限元技术已经为广大企业所认可。随着国 家对发展自主CAE平台已经愈发重视，国内CAE

53、的研究已经逐渐走出低迷状态， 获得了一定的发展，而且值得注意的是，有限元技术不再仅仅停留在高校中， 而 是更多的走向了企业。同时，更多使用方便、操作简单的专用分析软件也得到了 广泛应用。4多种技术、同一目的发展到今天，CA浜件不仅仅只有有限元法一种基本算法，目前已经发展出了包括有限差分法、有限元法、有限体积法等多种数学算法。而究其本质都是采用微 积分的方法对离散方程进行求解，从而得出所求的结果。三种方法的比较如表2所示。多种求解方法使CAEK术得到的长足的发展，而目前有限元法覆盖的领域已经非 常广泛，并已大量的应用于结构力学，结构动力学，热力学，流体力学等仿真分 析，并且向着多物理场耦合分析的

54、方向发展着， 进而逐步的推动着CAEK术的发 展。5结语CAEK术诞生至今已半个多世纪，随着计算机技术与软件技术的不断发展壮大，CAE的技术手段与应用范围已经不可同日而语，随之而来也诞生了数以百计的CA浜件商。如今的CAEm场是一个群雄割据的年代，据不完全统计全球有超过 200种仿真分析的软件在被企业所使用着，昔日的巨头命运也各不相同，更有着 无数的新贵崛起进入人们的视野。种类繁多的CAE件为人类探索未知提供了工具，而CAEJC件已经逐渐的被更多 的工程人员所接受，在CAEt件中进行着产品的仿真、分析与优化，同时工程和 产品的自主创新也为CAE发展提供了强大的动力，相信CAEK术将会随着工程科 学技术的飞速发展而迎来一个更为辉煌灿烂的明天。机械CAD/CAM训报告实训题目图示为带方孔（边长为 80mm的悬臂梁，其上受部分均布力载荷（p=10KN/m作用，试采用一种平面单元，对图示两种结构进行有限元分析， 并