结构强度分析与优化软件HAJIF—系统简介(公开)_20151105

1、密级：公开各位专家/领导：您好!航空结构强度分析与优化系统（HAJIF2013）是中航工业强度所研制推出的国内航空界功能最为全面的大型CAE软件系统，以强度试验数据库为支撑，提供飞行器结构基础分析、优化设计、气动弹性分析、热分析、耐久性/损伤容限分析、起落架分析等功能。其中结构优化设计功能大大优于同类商软；系统提供了强度大型强度试验数据库与工程模型库，提供模型验证与精确预估破坏功能。另外，以HAJIF的前后置和求解器为基础，在国内定制了大量专用软件系统，研发团队是国内航空界唯一的一支成建制的计算结构力学研究团队，具有力学、计算机、数学等综合学科知识，具备四十年CAE软件开发积累的大量代码、文档

2、和功能模块。如果您对相关的功能模块和定制开发感兴趣，欢迎电话和邮件联系！结构强度分析与优化软件结构强度分析与优化软件HAJIFHAJIF系统简介系统简介常常 亮亮 中国中国飞机强度飞机强度研究所研究所2015-11-052015-11-05密级：公开目目 次次长安长安西安西安( (总部总部) )阎良阎良耀耀州州上海上海 中国飞机强度研究所（623所）是我国唯一的飞机强度研究中心和地面强度鉴定与验证试验研究机构，具有代表国家对新研与改型飞机给出首飞前强度结论的职能。 强度所目前已基本形成了以西安总部为科研中心，以阎良、耀州、长安、上海为试验基地的“四地五点”运转格局。 飞行器强度问题的解决者；

3、飞行器强度新技术的创造者； 飞行器强度设计工具的提供者； 飞行器新型号地面验证和鉴定者。一、单位简介一、单位简介计算结构技术与仿真中心，负责计算结构力学技术研究与CAE软件研发等工作。近年来，先后承担了国防基础科研、863、集团创新基金、空装、总装等多项研究任务。参与了多个重点型号的结构优化、强度分析及虚拟试验等工作，为型号研制提供了重要的技术支持。 中心长期坚持自主创新，多次获国家级、省部级科技进步奖，在国内外各类期刊发表科技论文40余篇（其中EI检索8篇）申请发明专利16项，软件著作权15项，取得了显著的社会和经济效益。一、单位简介一、单位简介一、单位简介一、单位简介结构优化技术 多层次优

4、化设计技术 工程准则快速优化技术 多约束综合优化设计 翼面气动剪裁设计技术 载荷弹性修正技术CAE软件研发 大型CAE软件架构设计技术 超大规模线性方程组求解技术 超大规模变量高效敏度求解技术 基于三维的图形显示与模型交互技术强度分析技术 高效高精度结构建模技术 工程强度分析技术 结构后屈曲分析技术 渐进式破坏分析技术 连接件钉载分配及失效分析技术虚拟试验技术 试验数字化技术 模型校核与验证(V&V)技术 虚拟现实与可视化技术 积木式试验数据库二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史1975年，由中国飞机强度研究所主持召开了航空结构强度计算软件大会，决定开发“航空结构分析系统”，代号为HAJ

5、IF，开始了中国人自己开发结构分析软件的历程。1979年，航空结构分析系统HAJIF-I，国防科工委科技进步一等奖。1981年，航空结构动力分析系统HAJIF-II，国家科技进步二等奖。1983年，飞机结构多约束优化系统YIDOYU，国家科技进步二等奖。1985年，大型航空结构非线性分析系统HAJIF-，国家科技进步一等奖。1989年，飞机结构振动环境预计系统VEP，国家科技进步二等奖。1995年，大型通用有限元结构分析程序系统HAJIF（X），获航空部科技进步二等奖。 HAJIF-I的静力分析功能完成了多个在研型号的全机/部件应力分析； HAJIF-II的固有动力特性计算方法先进、可靠，解决

6、了X-8 等型号的颤振分析问题，至今仍在一些主机厂所应用； HAJIF-III 的非线性求解策略先进，解决了某型轰炸机机翼弹塑性、稳定性分析问题，为设计提供了依据； HAJIF( X )的分析功能强大，具备飞机设计过程中多个专业的分析能力。 YIDOYU飞机结构多约束优化系统，具备在有限元基础上对金属结构的优化设计能力； VEP飞机结构振动环境预计系统，解决了多个型号的动强度设计问题。HAJIF系列软件的2个突出贡献！二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史HAJIF系列软件系列软件二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史 “面向设计”，专注于优化设计，在COMPASS软件基础上逐步完善，

7、服务于型号设计。 增加翼面结构快速建模功能，形成快速建模设计能力； 增加多层次优化能力，解决不同设计阶段的工程需求； 增加多学科设计、气动载荷计算和气动弹性剪裁等功能。三维立体模型二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史 “突出专用”，针对飞机设计过程提供系列专用软件，得到广泛应用： 静：飞机结构细节分析与强度校核软件 动：起落架着陆滑跑载荷分析软件 热：飞机结构三维温度场分析软件 疲：耐久性/损伤容限分析软件动车车体疲劳寿命评定烧蚀头锥温度云图前起落架落振计算模型 壁板高应力区强度校核二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史2013年11月，HAJIF 2013版本，于阎良强度论坛正式发

8、布，增加了优化设计、气弹分析等主要功能，形成航空界功能最为全面的综合分析与优化系统。二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史2015年，HAJIF 2013 R2版本。 前后置处理：开发了独立的基于图形内核的前后置处理，采用OpenGL大规模图形引擎设计技术，可实现1000万节点模型的高效存取与交互； 求解效率：实现了大规模矩阵求解算法级并行技术，求解效率提升达810倍，高于同类商业软件，稳健性大幅提高； 敏度求解：实现设计变量为10万的大规模敏度求解。二、二、HAJIF软件发展历史软件发展历史 航空结构强度分析与优化设计软件系统（HAJIF2013）是中航工业强度所研制推出的国内航空界功能

9、最为全面的大型CAE软件系统，以强度试验数据库为支撑，提供飞行器结构静强度、动强度、热强度、气动弹性、结构优化设计等基本求解功能，以及飞机结构细节强度校核、耐久性等特色分析功能。系统还提供可满足用户特殊需求的开放式定制环境，并设计有与多种主流CAE软件的接口，具备独立的图形前后置处理功能。三、三、HAJIF系统简介系统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介序号模块教育版普通版专业版1基础平台2优化设计模块3气动弹性模块4热分析模块5载荷计算模块6工程模型库7强度试验数据库工程数据库工程数据库 完全完全自主知识产权自主知识产权，全套全套程序程序源代码源代码； 基于基于组组件式的件式的开放式开放式

10、软件架构软件架构，适于定制，适于定制开发。开发。自主开放自主开放优化设计优化设计高效实用高效实用 材料数据库；材料数据库； 试验数据库试验数据库； 工程模型工程模型库库。 国内生成优化模型国内生成优化模型最最快快的软件；的软件； 1010万变量万变量高效敏度求高效敏度求解与优化设计，达到解与优化设计，达到国际先进水平。国际先进水平。 静力静力分析效率分析效率高于同高于同类商业软件；类商业软件； 融入工程经验与规范，融入工程经验与规范，结果结果可靠性可靠性高。高。开放的系统构架 强大的数据库支持 三、三、HAJIF系统简介系统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介HAJIF2013商业软件几何建

11、模 不同翼型机翼的快速建模； 机身结构快速建模； 其他典型结构可定制参数化建模； 可导入大多数CAE模型。 商业化的几何内核，具有较强的几何处理能力； 较丰富的手动建模功能； 二次开发实现参数化建模。物理建模 材料、属性、载荷、工况定义； 复合材料铺层快速设计及导入/导出； 支持组合工况定义； 支持自定义材料与单元； 先进的模型文件 (hdb)，支持超大模型。 材料、属性、载荷、工况定义； 丰富的材料与单元类型； 升级后模型文件格式不兼容。图形界面 简洁美观，根据不同分析类型显示相关的界面； 按一般用户的习惯与规范定义操作流程，方便用户上手； 学习资料相对较全； 菜单、按钮较多，操作复杂。后置

12、处理 除了位移图、云图、动画等常用功能，还支持剖面图、多步动画显示； 支持自定义色谱，色彩鲜艳； 高效图形引擎，支持大模型显示和操作； 支持模板报告自动生成。 支持曲线、云图、动画等常用功能； 色谱单一，千篇一律； 处理大模型时，显示和操作效率较低。定制开发 完全自主知识产权，全部源程序与设计文档； 模块化设计，支持复杂流程的定制开发。 二次开发功能强大但复杂； 随着版本升级，以前的程序不能用； 有严格License限制。三、三、HAJIF系统简介系统简介节点、单元分组材料属性载荷约束工况三、三、HAJIF系统简介系统简介HAJIF三、三、HAJIF系统简介系统简介三、三、HAJIF系统简介系

13、统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介HAJIF2013商业软件基础分析功能 模型卡片定义实现与商软完全无缝连接； 代码层面实现算法级与线程级两级并行，静力分析效率高于同类商软件； 经过大量算例证实其可靠性。 模型卡片定义成为各个行业实事上的工业标准； 线程级并行，DMP模块单独出售; 计算规模可达1亿自由度。工程模型库 机翼、机身、全机模型； 加筋板、机械连接、胶接、耳片、标准算例； 300多个模型，可方便地增加、导入和导出，包括了大量的非显性化的知识与经验。 数量较少，不具有行业背景。强度试验数据库 包括几何信息，材料信息，工艺信息，贴片位置信息，应变信

14、息，破坏模式与载荷； 覆盖金属、层合板、蜂窝等多种材料； 强度问题中预估破坏的最宝贵数据。 空客、波音等公司内部数据库，不对外出售，商软不具备。热强度分析 气动加热可以快速得到飞行器结构的温度分布以及表面热流变化。 热应力分析； 热传导分析。气动弹性分析 采用拉盖尔法自动计算颤振速度，不需要手工插值； 系统通过特征值排序算法，解决了大部分工程窜支问题。 定常、非定常气动力计算； 颤振分析； 静弹分析。产品价格及售后 价格亲民，2年免费升级； 专业化开发团队，反馈问题24小时快速响应。 价格昂贵（100万以上），升级困难； 问题反馈，解决周期链条较长； D版容易引起版权纠纷(论文、会议)。三、三

15、、HAJIF系统简介系统简介支持支持OpenMPOpenMP并行计算技术并行计算技术静力分析效率高于同类商软静力分析效率高于同类商软三、三、HAJIF系统简介系统简介加筋曲板屈曲分析屈曲分析： 可计算结构屈曲模态及屈曲临界载荷； 线性屈曲中可以考虑惯性释放； 引入FEAST法进行特征值计算，比兰索斯法快3倍以上。三、三、HAJIF系统简介系统简介工程模型库三、三、HAJIF系统简介系统简介强度试验数据库三、三、HAJIF系统简介系统简介HAJIF2013商业软件优化模型生成 关键元、设计区、设计区集，符合工程思维； 自动批量生成设计区，速度非常快； 按元设计模块，通过试算快速确定设计初值。 每

16、个设计区需要单独建立并指定步长 ，非常费时。敏度求解 采用解析法求约束与目标对变量的敏度； 超大规模变量（10万）敏度高效求解，达到国际先进水平。 采用差分法、半解析法求导，效率低。复杂约束处理 优化中同时处理静、动、颤 、弹等多种约束； 有效约束筛选，降低计算量。 多种复杂约束处理困难。优化结果工程适用性 部件重量计算； 长桁/蒙皮面积修正； 复材铺层比例约束、均衡/非均衡； 优化中考虑稳定性，内置常用型材库。 工程约束考虑较少。优化后置处理 可由用户定制格式自动生成报告； 以云图的方式显示应力比、隶属工况等信息。 计算结果太繁杂，没有突出重点； 不能自动更新模型。三、三、HAJIF系统简介

17、系统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介三、三、HAJIF系统简介系统简介针对精细化设计模型超大规模变量求解效率比较低的难题，通过引入直接解析法敏度求解、虚位移求解、数据结构组织等技术，高效地完成超过10万设计变量敏度求解，达到国际同类先进水平。三、三、HAJIF系统简介系统简介采用双线性变量连接技术，设计区域中非独立的设计变量由独立的设计变量采用双线性插值来确定，插值系数由形函数来确定；基本实现了展向、弦向蒙皮厚度的均匀变化。工艺性明显变优1 122334411223344xN xN xN xN xyN yN yN yN y11223344iPNIDVNIDVNIDVNIDV三、三、HAJIF系统简介系统简介 前后置处理：快速建模，界面简洁美观，可按照用户的规范与流程定制化开发； 强度分析：静力分析效率高于商软，具备工程模型库（工作应力模拟得更准）和强度试验数据库（许用应力更准）； 优化设计：国内航空界最权威、应用最广泛的优化工具，融