SAMCEF线性静力分析实例
Samcef是专业的有限元分析软件,包含下述几个模块。
1.专业便捷的有限元前后处理平台Samcef FIELD
Samcef FIELD(FIELD=FInite ELment Desktop):新一代有限元分析前后处理器,是一个完整的综合前后处理环境,其功能包括建模、线性与非线性结构的分析的驱动和管理,是CAD到CAE 的连接桥梁,如图1所示。Samcef FIELD能够满足一般或特殊的需求,管理快速或复杂的分析。作为一个开放式的环境,SAMCEF Field通过非常直观的导航功能,为用户进行机构和结构的设计和仿真分析提供了一个必要工具。
Samcef FIELD与Samcef系列求解器的传递是非常清晰的。Samcef FIELD提示用户定义与应用领域相关的数据,如果发现不连贯的数据则提示用户更改。Samcef FIELD的监视窗口允许用户跟踪计算进展,如果发现问题可以随时中断。同时,它还可以显示出问题规模、需要的磁盘空间资源并预估计算所需的CPU时间等信息。一旦分析完成,就可以非常容易地从导航器中获得结果。除了输出标准图形(如X-Y图、等值图等)外,还可以将结果插入到表格式分析报告中。Samcef FIELD集成了报告生成系统,允许用户生成非常全面的超文本格式的分析结果文件,如模型和分析任务总结、数据和特性参数、几何图片以及网格图片等,如图2~图5。
2.有限元分析模块
(1)Samcef Linear:机械系统通用线性分析软件包,其功能包括线性静态、线性动力学、随机响应和屈曲稳定性分析,如图6所示。
◎Samcef ASEF:线性静力分析,同时可以考虑非线性状态,如应力刚化、旋转软化和接触;
◎Samcef DYNAM:计算振动频率和振动模态;
◎Samcef STABI:确定临界屈曲载荷和相应的变形形状;
◎Samcef REPDYN:动力响应分析,包括瞬态、强迫频率响应和冲击响应谱分析;
◎Samcef SPECTRAL:基于功率谱密度的随机响应和疲劳计算。
(2)Samcef Mecano:结构及机构非线性静力学、运动学和动力学分析软件包,如图7所示。
该软件可以提供下列专业领域的具体分析。
Mecano Structure:专注于解决结构和机构的非线性问题。
Mecano Motion:专注于解决刚性或柔性多体系统的非线性静态、运动学和动力学仿真分析问题,以及柔性装置的静态、运动学和动力学分析问题。它包含许多运动学的连接铰、传感器和激振器单元。与Matlib Simulink联合使用,可以将控制系统考虑在内,进行整体系统的有限元仿真分析。
Mecano Cable:专注于解决缆绳系统承受电动力和空气动力作用的非线性问题。
Samcef Mecano包含Samcef Mecano和MATLIB Simulink的之间的接口,确保机械和控制系统的有限元建模和仿真分析。
(3)Samcef Thermal:非线性稳态和瞬态热分析通用有限元软 件包,可以考虑传导、对流和辐射等,如图8所示。无论是线性、 非线性、稳态还是瞬态热分析,Samcef Thermal与Samcef Mecano 有着同样的软件结构,即Samcef Thermal与MATLIB Simulink之间 有接口,提供了进行热控分析的条件。
(4)EUROPLEXUS:通用的显式算法有限元分析软件,如图9所示。适合结构、流体系统在高速瞬态载荷作用下的非线性动力分析。EUROPLEXUS能处理大位移/转角和大应变,模型可以是1D、2D或3D。能处理的问题包括:爆炸分析;研究发射对结构的冲击;管道-流体瞬态动力分析;复杂流体-结构系统在意外情况下的安全性评估。
(5)BOSS Quattro:一个完全开放的多学科优化(MDO)环境,可以让用户通过软件提供的从简单的参数化研究到完整自动的优化等一系列工具探索设计空间,还包括统计分析(Monte-Carlo)、实验设计(DOE)、响应面和模型更新,如图10所示。BOSS Quattro可以驱动多数商业化的CAD&FEA软件,如CATIA、Asmcef和Nastran等。
(6)Samcef Quicksizer:一个应用程序管理器,可以从参数化模型中提取工程信息和设计准则,使分析人员能够创建一个符合公司要求的应用标准,从而方便设计者今后的使用,如图11所示。Samcef Quicksizer是一个基于Samcef参数化模型和用户定义的应用。