界面焕新-PERA SIM 2022结构仿真软件使用体验

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界面焕新-PERA SIM 2022结构仿真软件使用体验

作者：毕小喵
PERA SIM 2022版本中，界面进行了大幅改版，使用了Ribbon设计风格。图标更大，用户体验更优。基本功能已比较完善，一些高级功能仍待补充。
2020年末，安世亚太首次发布了通用自主仿真软件PERA SIM。2021年，笔者有幸受邀体验了一次PERA SIM的声学分析模块。就在不久前，在2022年的线上技术分享会上，安世亚太展示了最新版的PERA SIM软件，以及正式官宣的流体前处理工具PreCFD。新版软件的界面风格相比之前版本有了很大改进。

1. 模型描述

这是一个使用创成式方法（即经拓扑优化和后处理）设计的机械手臂模型。完整模型是一个包含7个零部件的装配体。
模拟机械手臂底部固定、手爪位置抓取重物的工况下，结构整体的位移，及手臂重点位置的应力结果。
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2. 软件启动及模型导入

打开PERA SIM，创建一个结构静力分析项目。可以看到，在结构分析中，目前软件支持的分析类型已经比较全面。包括静力、瞬态动力学、模态分析、谐响应分析、反应谱分析、特征屈曲、稳态和瞬态热分析等。
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 创建新的结构分析模型界面
PERA SIM其实还包含流体、电磁、声学等分析模块，界面整体设计风格保持一致。这里没有显示。
 
软件启动后，整体界面和2021版本相比，变化非常明显。界面的配色更为清爽，菜单栏和模型树的图标整体经过重绘，界面全局改造为Ribbon风格。
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 PERA SIM 2022新界面
软件GUI支持单位制，是一款有限元仿真软件的美德。
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 开始选项卡，可以设置软件的单位制系统
在软件界面上，仍有不同模块的下拉菜单。包括草图、几何、网格、属性、连接、任务、载荷、作业、结果等。在每一个模块，上方Ribbon菜单会出现一个内容敏感选项卡。
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如果需要在PERA SIM软件里直接建模，可以在软件里绘制草图然后选择拉伸等操作。更复杂的模型则允许直接导入通用格式的几何文件。
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 几何选项卡，功能比较丰富
导入几何时，还可以设置一些几何修复选项。
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导入几何以后，可以看到模型默认的配色，饱和度不高，展示效果很漂亮。
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从外部导入的stp格式机械手臂几何模型
在左侧项目窗口，可以看到模型树。所有图标的色调保持一致为淡蓝色，非常清爽。实体几何中包含的组件，以及组件的中-英文部件名，都正确导入了PERA SIM软件中。
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3. 网格划分与边界条件

几何导入后，下一个模块就是网格划分。网格选项卡支持导入外部生成的网格模型，也支持全局和局部的网格划分控制。
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 网格模块-网格选项卡相关功能命令
什么也别管，先……直接用默认设置画一套网格试试？
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使用全默认设置画出的机械手臂网格
可以看出，这个模型中各部分的特征尺寸差异很大。在手臂尖端附近，和两段手臂模型处，特征尺寸相对较小。默认的网格尺寸与模型的细节特征相比还是稍显粗糙。但其实放大仔细看，这个网格质量也还勉强过得去，也是可以提交计算的。
我们清除掉默认网格，来看看全局和局部网格控制都有哪些功能。
在全局网格控制面板，基本设置与2021版本差别不大，可以使用自适应网格尺寸。取消勾选自适应大小后，可以看到网格尺寸设置后面，用蓝色字体显示了对应单位 mm。
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全局网格控制界面及选项
在局部网格控制界面，我们可以单独选中修改对应几何部件的网格尺寸。
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 局部网格控制-对象选择界面
定义好全局和局部网格尺寸及单元阶数信息后，可以画出质量更高的机械手臂网格。
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 划分好的四面体网格
接下来定义属性。在属性模块，创建材料、截面，将二者赋予给实体即可。PERA SIM 2022版本的材料库功能，内置了许多常用材料的弹性模量、泊松比等参数。
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 材料库窗口
在属性定义界面，可以看到PERA SIM这个版本中，已经支持了线弹性、塑性和结构阻尼参数的输入。对于热分析，还支持热导率和比热性质。
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 编辑材料界面
在连接模块，可以定义不同部件之间的接触关系。接触功能目前支持绑定、一般接触，以及RBE2 RBE3连接。定义绑定接触的主-从区域，可以直接从界面选取，也可以基于选择集来完成。
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基于选择集创建连接
创建好绑定连接后，在几何界面可以看到主-从面的高亮显示。
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定义好绑定连接的模型
在任务模块，可以修改分析步的设置。包括非线性控制、载荷步的结束时间、求解器类型、输出控制等等。
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 分析任务设置窗口
进入载荷模块，定义固定边界条件和力载荷条件。载荷创建界面同样显示了力的单位（N），载荷条件支持集中力、力矩、压力、加速度、重力条件。
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 载荷创建界面，包含力的单位信息
创建好载荷和边界条件以后，图形窗口可以看到约束和集中力的展示。
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 创建好载荷，可以在图形窗口看到

4. 求解与后处理

在作业模块，目前只有三项功能：作业、检查模型、提交计算。定义好作业信息，检查无误后，点击提交计算，即可开始求解。
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 在作业模块，点击提交计算
计算结束以后，进入结果模块，点击加载结果即可查看结果云图。
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 结果模块，显示位移云图
在结果选项卡中，PERA SIM支持创建图表、导出动画、工况组合、用户自定义变量等功能。
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 用户自定义变量窗口，非常直观
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 最终求解得到的等效应力云图
 

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