有限元分析软件比较分析教学文案

有限元分析软件比较分析精品文档有限元分析软件有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是 50年代首先在连续体力学领域 --飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元分析软件目前最流行的有： ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司，其中 ADINA、ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件， ANSYS、MSC进入中国比较早所以在国内知名 度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合 分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到 真正流固耦合的软件只有 ADINA。ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。 ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。 MSC是比较老的一款软件目前更新速度比 较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性价比排名：最好的是 ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSCABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析 ：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档1．在世界范围内的知名度 ：两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利 用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深 入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的 认可。由于ANSYS产品进入中国市场早于 ABAQUS，并且在五年前 ANSYS的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高 于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立，ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。3．性价比：ANSYS软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合 问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的自然现象， 线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为工程师和 研究人员面临的 课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买ABAQUS软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，ABAQUS软件的经济性也是非常突出的。4．求解器功能．对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、 计算时间等方面都较为接近。 ABAQUS软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非 线性、几何非线性和状收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档态非线性等多个方面。 另外，由于ABAQUS/Standard(通用程序)和ABAQUS/Explicit(显式积分)同为ABAQUS公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静 力和动力相结合的计算情况。ABAQUS软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题5．人机交互界面．ABAQUS/CAE是ABAQUS公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和 CAD软件的优点，同时与 ABAQUS求解器软件紧密结合。与其他有限元软件的界面程序比， ABAQUS/CAE具有以下的特点： l采用CAD方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。 l强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿 真提供了方便。l鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接 (interaction)模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。 l采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了 有力工具。6．综合性能对比．综合起来，ABAQUS软件具有：l更多的单元种类，单元种类达433种，提供了更多的选择余地，并更能深入反 映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及 纤维加强结构等实际结构的力学行为l更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型就达16种。除常规的金属材料外ANSYS软件与ABAQUS软件、ADINA软件的对比分析1．在世界范围内的知名度 ：三种软件同为国际知名的有限元分 析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉； ABAQUS软件则致力于复杂和深入的非线性工程问题；而 ADINA软件除了求解非线性问外，其多物理场的流固耦合求解功能也是全球唯一的专利技术。2．应用领域：三种软件同为大型通用分析软件，都具有各自广泛的应用领域。ANSYS注重应用领域的拓展和合并，目前已覆盖结构、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域； ABAQUS则只具备结构分析功能，功能仅局限于结构力学领域；而 ADINA软件和ANSYS软件一样都包括结构、温度、流体及 流固耦合的功能，因此其应用领域也是相当广泛。3．性价比三种软件同为美国的有限元分析软件，在价格方面相差不是特别大，不过由于ABAQUS软件仅具有结构分析的功能，因此从整体来看ABAQUS软件是最为便宜的； 不过如果需要进行流体计算或者多物理场耦合求解功能的话，则相信 ANSYS软件和ADINA软件都会是更好的选择。4．求解器功能．对于常规的结构线性问题，三种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算 流程、计算时间等方面都较为接近。 ABAQUS软件和ADINA软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势；而 ANSYS软件和ADINA软件则在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。5．人机交互界面．ANSYS/Workbench、ABAQUS/CAE、ADINA/AUI 都是采用CAD方式建模和可视化视窗系统，都具有良好的人机交互特性。三种软件都除了提供窗口操作外都还提 供命令流输入，但是 ABAQUS/CAE并不对所有的命令流都支持 CAE界面操作。6．建模方式．ANSYS软件和ADINA软件都采用Parasolid为核心的实体建模技术，因此可以 和其它Parasolid为核心的CAD软件实行真正无缝的双向数收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档据交换，且该两种软件 自身的建模功能很强大。 ABAQUS软件的CAE模块和输入文件两种建模方式是由 而两家不同的公司研制的。7．网格划分．三种软件都提供多种网格划分器，可以进行复杂模型的自由网格划分。除常见网格划分外， ANSYS软件和ADINA软件还可以对复杂模型进行自动六面体网格划分，从而在节省技术人员工作时间的情况下又保证了网格的精度。8．综合性能对比．ANSYS软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，但目 前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有；ABAQUS软件则在显式非线性方面有些特色， 但隐式非线性方面比不上ADINA，且不具备流体的功能；ADINA软件则在结构非线性及多物理场耦合方面非常出色，是全球非线性功能最强大的有限元软件之一，而且具有全球最好的流固耦合分析功能。有限元分析软件的比较及展望随着现代科学技术的发展 ,人们正在不断建造更为快速的交通工具 ,更大规模的建筑物,更大跨度的桥梁,更大功率的发电机组和更为精密的机械设备.这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能,需要对结构的静,动力强度以及温度场,流场,电磁场和渗流等技术参数进行分析计算.例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响 ,看看是否会发生破坏性事故;分析计算核反应堆的温度场 ,确定传热和冷却系统是否合理;分析涡轮机叶片内的流体动力学参数 ,以提高其运转效率.这些都可归结为求解物 理问题的控制偏微分方程式 ,这些问题的解析计算往往收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档是不现实的.近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析(FEA,FiniteElementAnalysis)方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径.在工程实践中,有限元分析软件与 CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃 ,主要表现在以下几个方面 :增加设计功能,减少设计成本;缩短设计和分析的循环周期 ;增加产品和工程的可靠性 ;模拟各种试验方案,减少试验时间和经费;进行机械事故分析,查找事故原因.在大力推广CAD技术的今天,从自行车到航天飞机,所有的设计制造都离 不开有限元分析计算,FEA在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视 .国际上早20世纪在50年代末,60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大 功能的有限元分析程序.其中最为著名的是由美国国家宇航局 (NASA)在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的 NASTRAN有限元分析系统.该系统发展至今已有几十个版本 ,是目前世界上规模最大,功能最强的有限元分析系统.从那时到现在,世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小 但使用灵活,价格较低的专用或通用有限元分析软件 ,主要有德国的ASKA,英国的PAFEC法国的SYSTUS,美国的ABQUS,ADINA,ANSYS,BERSAFE,BOSOR,COSMOS,ELAS,MARC和STARDYNE等公司的产品.以下对一些常用的软件进行一些比较分析 :1.LSTC公司的LS-DYNA系列软件收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序 ,最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LawrenceLivermoreNationalLab.)由J.O.Hallquist主持开发完成的,主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具 ,后经多次扩充和改进,计算功能更为强大.此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家 著名数值模拟软件公司(如ANSYS,MSC.software,ETA等)的加盟,极大地加强了其的前后处理能力和通用性 ,在全世界范围内得到了广泛的使用 .在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞 ,爆炸和金属成型等接 触非线性,冲击载荷非线性和材料非线性问题 .即使是这样一个被人们所称道的 数值模拟软件,实际上仍在诸多不足,特别是在爆炸冲击方面,功能相对较弱,其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质,边界处理很粗糙,在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活.2.MSC.software公司的DYTRAN软件当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是 MSC.SoftwareCorporation(MSC公司)的MSC.DYTRAN程序.该程序在是在LS-DYNA3D的框架下,在程序中增加荷兰 PISCESINTERNATIONAL 公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体——结构相互作用功能 ,还在PISCES的欧拉模式算法基础上,开发了物质流动算法和流固耦合算法 .在同类软件中,其高度非线性,流—固耦合方面有独特之处.MSC.DYTRAN的算法基本上可以概况为 :MSC.DYTRAN采用基于Lagrange格式的有限单元方法(FEM)模拟结构的变形和应力,用基于纯Euler收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档格式的有限体积方法(FVM)描述材料(包括气体和液体)流动,对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析 ,采用基于混合的 Lagrange格式和纯Euler格式的有限单元与有限体积技术 ,完成全耦合的流体-结构相互作用模拟.MSC.DYTRAN用有限体积法跟踪物质的流动的流体功能 ,有效解决了大变形和 极度大变形问题,如:爆炸分析,高速侵彻.但MSC.DYTRAN本身是一个混合物,在继承了LS-DYNA3D与PISCES的优点同时,也继承了其不足.首先,材料模型不丰富,对于岩土类处理尤其差,虽然提供了用户材料模型接口 ,但由于程序本身的缺陷,难于将反映材料特性的模型加上去;其次,没有二维计算功能.3.HKS公司的ABAQUS软件ABAQUS是一套先进的通用有限元系统 ,也是功能最强的有限元软件之一,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统 .ABAQUS有两个主要分析模块:ABAQUS/Standard提供了通用的分析能力,如应力和变形,热交换,质量传递等;ABAQUS/Explicit 应用对时间进行显示积分求解 ,为处理复杂接触问题提供了有力的工具,适合于分析短暂,瞬时的动态事件,但对爆炸与冲击过程的模拟相对不如DYTRAN和LS-DYNA3D4.ADINAADINA是一个古老的有限元软件 ,有一些很老的版本,它们只有基本的计算功能,没有前后处理.用它算题,必须自己手工建模,现在看来这些实在是太落后了,但是,重要的一点是它有源代码 .有了源码,就可以对程序进行改造,满足特殊的需求.其实国内对ADINA的改造还是很多的,比如将等带宽收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档存储改为变带宽存储,将元素库从整个程序中分离出来 ,可以有选择的将将元素编译连接到程序中.还有的在程序中加入了自己的材料本构关系 ,也有在元素库中加进了新 的单元等等.经过这些改进,程序的功能得到了扩展,效率得到了提高,更重要得是在一定程度上具有了自己的知识产权 .5.ANSYS和NASTRAN因为和NASA的特殊关系,mscnastran在航空航天领域有着崇高的地位.而ANSYS则在铁道,建筑和压力容器方面应用较多.尽管目前,ANSYS已发展了很多版本,其实它们核心的计算部分变化不大,只是模块越来越多.比如5.1没有lsdyna,和cad软件的接口,到了5.6还有疲劳模块等等.其实这些模块并不是ANSYS公司自己搞的,就是把别人的东西买来集成到自己的环境里.NASTRAN最早是用的forwindows2.0.是nsatranv68集成在femap5里.nastran的求解器效率比 ansys高一些.有一个算例可以说明,20000多个节点,D版的ansys56建模,用femap7.0转成nastran的dat文件,静力计算及前5阶的线性频率,结果ansys56在PIII450上所用的时间和 D版的nastran707在赛杨400上用的时间相当,内存都是128M,全部选项都是缺省的,nastran用子空间迭代法求频率,ansys没仔细看,计算的结果倒是没什么大的差别.其他还有一些软件例如sap,algor,cosmos等,只是影响比较小.还有一点值得说明,目前的有限元软件,求出的位移结果都很准,可应力就不太一样了,这是一个有趣的现象,大家可以讨论.呈现出以下一些趋势特征由二维扩展为三维早期计算机的能力十分有限,受计算费用和计算机储存能力的限制,数值模拟程序大多是一维或二维的,只能计算垂直碰撞或球形爆炸收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档等特定问题.随着第三代,第四代计算机的出现,才开始研制和发展更多的三维计算程序.现在,计算程序一般都由二维扩展到了三维 ,如LSDYNA2D和LSDYNA3D,AUTODYN2D 和AUTODYNA3D,但也有完全在三维基础上开发的 ,如MSC.DYTRAN,就没有二维功能.B. 从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题 数值模拟分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来 ,逐步推广到板,壳和实体等连续体固体力学分析,实践证明这是一种非常有效的数值分析方法.近年来数值模拟方法已发展到流体力学,温度场,电传导,磁场,渗流和声场等问题的求解计算,最近又发展到求解几个交叉学科的问题.例如内爆炸时,空气冲击波使墙,柱产生变形,板,而墙,柱的变形又反过来影响到空气冲击波的传播板.从单一坐标体系发展多种坐标体系数值模拟软件在开始阶段一般采用单一坐标,或采用拉格朗日坐标或采用欧拉坐标,由于这两种坐标自身的缺陷,计算分析问题的范围都有很大的限制.为克服这种缺陷,采用了三种方法,一是两个程序简单组合,如CTH—EPIC,爆炸与侵彻由不同的程序分开计算;二是在同一程序中采用多种坐标体系,如另外,从发展上来说,国际上数值模拟软件发展。DYNA3D中早期采用的是拉格朗日坐标 ,而LSDYNA3D的最新版除原有类型外,新加了欧拉方法以及拉格朗日与欧拉耦合方法 ,而最近几年才发展的DYTRAN则是拉格朗日型的 LSDYNA3D(1988版)与欧拉型的PISCES的整合体;三是采用新的计算方法,如SPH等,SPH法不用网格,没有网格畸变问题,所以能在拉格朗日格式下处理大变形问题,同时,SPH法允许存在材料界面,可以简单而精确地实现复杂的本构行为 ,也适用于材料在高加载速率下的断裂等 问题的研究收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档D. 由求解线性工程问题进展到分析非线性问题 随着科学技术的发展,线性理论已经远远不能满足设计的要求 .诸如岩石,土壤,混凝土等,仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题 ,只有采用非线性数值算 法才能解决.众所周知,非线性的数值计算是很复杂的 ,它涉及到很多专门的数 学问题和运算技巧,很难为一般工程技术人员所掌握 .为此,近年来国外一些公 ABAQUS和AUTODYN司花费了大量的人力和投资,开发了诸如LSDYNA3D,等专长于求解非线性问题的有限元分析软件,并广泛应用于工程实践 .这些软件的共同特点是具有高效的非线性求解器以及丰富和实用的非线性材料库 .E. 增强可视化的前置建模和后置数据处理功能 早期数值模拟计算软件的研究重点在于推导新的高效率求解方法和高精度 的单元.随着数值分析方法的逐步完善,尤其是计算机运算速度的飞速发展 ,整个计算系统用于求解运算的时间越来越少,而数据准备和运算结果的表现问题却 日益突出.在现在的工程工作站上,求解一个包含10万个方程的有限元模型只需要用几十分钟.但如果用手工方式来建立这个模型,然后再处理大量的计算结果则需用几周的时间.可以毫不夸张地说,工程师在分析计算一个工程问题时有80%以上的精力都花在数据准备和结果分析上[14].因此目前几乎所有的商业化数值模拟程序系统都有功能很强的前置建模和后置数据处理模块.在强调"可视化"的今天,很多程序都建立了对用户非常友好的GUI图形用户界面—Graphics(UserInterface),使用户能以可视图形方式直观快速地进行网格自动划分,生成有限元分析所需数据,并按要求将大量的计算结果整理成变形图.与CAD软件的无缝集成收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档与通用CAD软件的集成使用,即在用CAD软件完成结构设计后,自动生成有限元网格并进行计算,如果分析的结果不符合设计要求则重新进行构造和计算,直到满意为止,从而极大地提高了设计水平和效率 .今天,工程师可以在集成的CAD和数值模拟软件环境中快捷地解决一个在以前无法应付的复杂工程分析问题.所以当今所有的商业化有限元系统商都开发了和著名的CAD软件(例如AutoCAD,Pro/ENGINEER,Unigraphics,SolidEdge,SolidWorks,IDEAS等)的接口.G．工作平台多样化 早期的数值分析软件基本上都是在大中型计算机上开发和运行的,后来又发展到以工程工作站(EWS,EngineeringWorkStation)上,它们的共同特点都是采用UNIX操作系统.PC机的出现使计算机的应用发生了根本性的变化,工程师渴望在办公桌上完成复杂工程分析的梦想成为现实 .但是早期的PC机采用16位CPU和DOS操作系统,内存中的公共数据块受到限制 ,因此当时计算模型的规模不能超过 1万阶方程.MicrosoftWindows操作系统和32位的IntelPentium处理器的推出,为PC机用于有限元分析提供了必需的软件和硬件支撑平台.因此当前国际上著名的有限元程序研究和发展机构都纷纷将他们的软件移值到Windows平台上.最新高档PC机的求解能力已和中低档的 EWS不相上下.为了将在大中型计算机和 EWS上开发的有限元程序移值到 PC机上,常常需要采用Hummingbird公司的一个仿真软件 Exceed.这样做的结果比较麻烦,而且不能充分利用PC机的软硬件资源.所以最近有些公司,例如ANSYS,MSC.software等开始在Windows平台上开发有限元程序,大多采用了OpenGL图形编程软件,同时还有在PC机上的Linux操作系统环境中开发的有限元程序 包.收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档再谈一下国内的发展情况和前景1979年美国的SAP5线性结构静,动力分析程序向国内引进移植成功 ,掀起了应用通用有限元程序来分析计算工程问题的高潮 .这个高潮一直持续到 1981年ADINA非线性结构分析程序引进,一时间许多一直无法解决的工程难题都迎刃而解了.大家也都开始认识到有限元分析程序的确是工程师应用计算机进行分析计算的重要工具.但是当时限于国内大中型计算机很少,大约只有杭州汽轮机厂的Siemens7738和沈阳鼓风机厂的IBM4310安装有上述程序,所以用户算题非常不方便,而且费用昂贵.PC机的出现及其性能奇迹般的提高,为移植和发展PC版本的有限元程序提供了必要的运行平台 .可以说国内FEA软件的发展一直是围绕着PC平台做文章.在国内开发比较成功并拥有较多用户 (100家以上)的有限元分析系统有大连理工大学工程力学系的 FIFEX95,北京大学力学与科学工程系的SAP84,中国农机科学研究院的 MAS5.0和杭州自动化技 术研究院的MFEP4.等.但正如上面所述,国外很多著名的有限元分析公司已 经从前些年对PC平台不屑一顾转变为热衷发展 ,对国内FEA程序开发者来说发展PC版本不再具有优势,而以后应该从下面几方面加以努力 :研究开发求解非固体力学和交叉学科的FEA程序经过几十年的研究和发展,用于求解固体力学的有限元方法和软件已经比较成熟 ,现在研究的前沿问题是流体动力学,可压缩和不可压缩流体的流动等非固体力学和交叉学科的问题 .由于国内没有类似功能的商品化软件 ,所以国外的软件就卖得非常贵 .为了破这种垄断局面,我们必须发展有自主版权 ,用于分析流体等非固体力学和交叉学科的软件.因为流体力学问题远比固体复杂得多,而且很少有现成的软件可以借鉴,所以需要投入大量的人力和经费.这就必须有国家和大型企业集团来支持.收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档开发具有中国特色的自动建模技术和GUI开发建模技术和GUI的投入比前述课题要少得多,但却可以大大提高FEA软件的性能和用户接受程度,从而起到事半功倍的效果.国内不少人在这方面做了很多工作 ,但是由于当时PC机上的图形支撑环境有限,所以开发的效果都不甚理想 .Windows中提供了OpenGL图形标准,为在PC机上应用可视化图形技术开发 GUI提供了强有力的工具.OpenGL是当今国际上公认的高性能图形和交互式视景处理标准 ,应用它开发出来的三维图形软件深受专业技术人员的钟爱 ,目前世界上占主导地位的计算机公司都采用了这一标准.正如前面所述,近年来国外有的 FEA程序已抛开仿真软 件.与具有我国自主版权的CAD软件集成前面已经讲过,当今有限元方法的一个重要特点是和CAD软件的无缝集成.作为我国自行开发的FEA程序,首先要考虑和我国自主版权的CAD软件集成.因为有限元分析主要用于形状比较复杂的零部件,所以要和具有三维造型功能和CAD软件集成,使设计和分析紧密结合,融为一体.注塑成型流动模拟技术的新进展——从中面流到双面流再到实体流从中面流到双面流再到实体流华中科技大学李德群注塑成型流动模拟技术旨在预测塑料熔体流经流道 ,浇口并填充模具型腔的过程,计算浇注系统及模具型腔的压力场 ,温度场,速度场,剪切应变速率场和剪切应力场的分布,并将分析结果以图表,等值线图和真实感图的方式直观地反映在计算机的屏幕上.由于采用流动模拟可优化浇口数目 ,浇口位置和注射成型工艺参数,预测所需的注射压力和锁模力 ,并发现可能出现的收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档注射不足,烧焦,不合理的熔接痕位置和气穴等缺陷 ,流动模拟软件一经问世便得到了塑料行业和 模具界的好评,应用范围与日俱增.二十余年的推广应用,成千上万的成功范例,日新月异的塑料工业又推动着注塑成型流动模拟技术不断的改进和发展,经历了从中面流技术到双面流技术再到实体流技术这三个具有重大意义的里程碑.图1基于中面模型的模拟过程(a)3维实体/表面模型;(b)中面模型;(c)中面模型网格划分;(d)模拟结果显示二,中面流技术中面流技术的应用始于20世纪80年代.其数值方法主要采用基于中面的有限元/有限差分/控制体积法.所谓中面是需要用户提取的位于模具型腔面和型芯中间的层面,其模拟过程如图1所示.基于中面流技术的注塑流动模拟软件应用的时间最长,范围也最广,其典型代表如国外Moldflow公司的MF软件,原AC-Tech公司(被Moldflow公司并购)的C-Mold软件,国内华中科技大学国家模具技术国家重点试验室的 HSCAE-F3.0软件.实践表明,基于中面流技术的注塑成型流动软件在应用中具有很 大的局限性,具体表现为:(1)用户必须构造出中面模型 ,采用手工操作直接由 实体/表面模型构造中面模型十分困难;(2)独立开发的注塑成型流动模拟软件 (如上述的MF,C-Mold和HSCAE-F3.0软件)造型功能较差,根据产品模型构 造中面往往需要花费大量的时间;(3)由于注塑产品的千变万化 ,由产品模型直 接生成中面模型的 CAD软件的成功率不高,覆盖面不广;(4)由于CAD阶段使用的产品模型和 CAE阶段使用的分析模型不统一,使二次建模不可避免,CAD与CAE系统的集成也无法实现.由此可见,中面模型已经成为了注塑模 CAD/CAE/CAM技术发展的瓶颈,采用实体/表面模型来取代中面模型势在必然 ,在20世纪90年代后期基于双面流技术的流动模拟软件便应运而收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档图2基于双面流的模拟过程 (b)表面网格划分;(c)流动前沿显示(a)3维实体/表面模型(STL格式);三,双面流技术摒弃中面模型的最直接办法是采用三维有限元方法或三维有限差分方法来 代替中面流技术中的二维有限元 (流动方向)与一维有限差分(厚度方向)的耦合算法.三维流动模拟一直是当今塑料注射成型领域中的研究热点,其技术难点多,经历实践考验的时间短,计算量巨大,计算时间过长与中面流技术的简明,久经考验.计算量小,即算即得形成了鲜明的反差 .在三维流动模拟技术举步维艰的时刻,一种既保留中面流全部技术特点又基于实体 /表面技术模型的注塑流动模拟新方法――双面流技术悄然问世 .其商品化软件的典型代表是我国华中科技大学模具技术国家重点实验室的 HSCAE3DRF5.0,称为三维真实感注塑成型流动分析系统以及澳大利亚 MoldFlow公司的Partadvisor,称为注塑制品顾问.所谓双面流是指将模具型腔或制品在厚度方向上分成两部分 ,有限元网格在型腔或制品的表面产生 ,而不是在中面.相应的,与基于中面的有限差分法是在中面两侧进行不同,厚度方向上的有限差分仅在表面内侧进行.在流动过程中上下两表面的塑料熔体同时并且协调的流动,其模拟过程如图2所示.显然,双面流技术所应用的原理与方法与中面流没有本质上的差别,所不同的是双面流采用了一系列相关的算法,将沿中面流动的单股熔体演变为沿上下表面协调流动的双股流.由于上下表面处的网格无法一一对应,而且网格形状,方位与大小也不可能完全对称,如何将上下对应表面的熔体流动前沿所存在的差别控制在工程上所允许的范围内是实施双面流技术的难点所在.目前基于双面流技术的注塑流动模拟软件主要是接受三维实体/表面模型的STL文件格式.也由过去的数周缩短为几小时.因此,基于双面流技术的注塑流动模拟软件问世时间虽然只有短短数年,便在全世界拥有了庞大的用户群 ,得到了广大用户的支持和好评.双面收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档流技术具有明显优点的同时也存在着明显的缺点 :分析数据的不完 整.双面流技术在模拟过程中虽然计算了每一流动前沿沿厚度方向的物理 量,但并不能详细地记录下来.由于数据的不