软件定位与核心能力
PERA SIM Explicit 是安世亚太自主研发的一款基于显式时间积分的有限元分析求解器，属于 PERA SIM 通用仿真软件体系中的结构仿真模块。该软件支持梁杆、壳、实体 Lagrange 求解算法，能够处理几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性和接触非线性的瞬态动力学问题。在产品研发流程中，当涉及高速冲击、碰撞、跌落、爆炸等短时间内发生的大变形和复杂接触行为时，隐式求解器往往面临收敛困难，而 PERA SIM Explicit 采用的中心差分显式积分方法无需迭代求解非线性方程组，天然适合这类瞬态动力学场景。
PERA SIM Explicit 采用完整的前处理、求解、后处理一体化架构。前处理模块支持几何模型导入、网格划分、材料定义、边界条件设置和接触关系定义；求解模块执行基于 Lagrange 描述的显式时间积分计算；后处理模块则提供云图、变形动画、时间历程曲线等结果分析功能。安世亚太在研发过程中，利用二十余年积累的上万工程案例对软件进行了工程化验证，计算结果与国际标杆软件进行了对比验证，能够保证计算精度和计算效率。
数值方法与理论基础
PERA SIM Explicit 的核心求解基于 Lagrange 有限元方法。在 Lagrange 坐标系中，网格节点随材料一起运动和变形，每个控制体自动满足质量守恒。求解器在每个时间步内，通过中心差分法直接由当前时刻的节点加速度求解下一时刻的节点速度和位移，避免了隐式方法中大型刚度矩阵的组装与求逆过程，计算效率高且易于处理高度非线性问题。
其控制方程涵盖质量守恒、动量守恒和能量守恒。动量守恒方程将节点加速度与应力张量建立联系，应力张量进一步分解为静水分量和偏分量。能量守恒方程则跟踪内能、应变能和外力做功之间的平衡关系。这种基于物理守恒的求解框架确保了仿真结果在物理意义上的合理性。
核心功能特色
丰富的 CAD 与 CAE 数据接口
PERA SIM Explicit 支持主流 CAD 软件几何模型的直接导入，包括 ACIS、Parasolid、CATIA、Inventor、NX、Pro/E、SolidWorks 等格式，同时支持 IGES 与 STEP 中间格式。在 CAE 数据交换方面，支持 NASTRAN（bdf/dat 格式）网格模型数据的导入，方便用户复用已有的有限元模型资源。这种广泛的数据兼容性降低了模型准备阶段的工作量，使工程师能够快速将设计模型转化为仿真模型。
多种网格划分算法
软件提供区域网格、拓扑网格、边界网格、扫掠网格、拉伸网格、线性映射网格等多种划分算法，支持生成 0D、1D、2D、3D 单元以及弹簧单元、阻尼单元、铆钉单元等特殊单元类型。丰富的网格技术使得用户能够根据不同工程问题的特点，灵活选择合适的网格策略，兼顾计算精度与效率。
网格重划分与自适应计算
PERA SIM Explicit 提供前处理的网格重划分功能与求解过程中的网格自适应计算功能。网格重划分可以将已有网格模型根据分析需求进行局部或全局的重新划分，实现已失效网格的自动再生；网格自适应计算则能够根据求解过程中的变形梯度自动对壳单元进行细化，在保证分析精度的同时有效控制计算规模，实现精度与效率的平衡。
全面的材料模型支持
在汽车碰撞、跌落等仿真中，材料行为往往涉及弹性、塑性、超弹性、泡沫等多重力学响应。PERA SIM Explicit 内置多种材料本构模型，支持线弹性、橡胶超弹性、刚体、分段弹塑性、蜂窝铝、泡沫材料、点焊、弹簧和阻尼等材料定义，能够满足不同行业场景下对材料非线性的仿真需求。
典型行业应用
整车碰撞安全分析
汽车碰撞安全是衡量车辆性能的重要指标。PERA SIM Explicit 能够模拟车辆在不同速度、角度和载荷条件下的碰撞响应，为工程师提供详细的碰撞分析结果。在实际案例中，整车碰撞模型包含数百个部件、数十万个单元和节点，涉及焊接、刚性连接等多种连接方式，以及线弹性、橡胶、刚体、分段弹塑性、蜂窝铝、泡沫等多种材料类型。通过 PERA SIM Explicit 的计算，可以得到碰撞过程中的变形云图、能量吸收曲线和关键部件的应力分布，计算结果与国际商业软件对标一致，能够有效支持车身结构的安全设计。
电池包跌落分析
随着新能源汽车的快速发展，电池包的安全性成为行业关注的重点。国家标准对电动汽车电池系统安全性测试规定了多种工况，通过物理试验验证成本较高，而利用 CAE 仿真可以在设计阶段大幅降低验证成本。PERA SIM Explicit 可以按照法规要求对电池包进行跌落冲击仿真分析，例如将电池包以 5m/s 的初始速度冲击刚性墙，获取碰撞过程中的变形、应力分布和能量变化情况。仿真结果与商业软件的对比验证表明，PERA SIM Explicit 在电池包安全分析方面具备可靠的计算精度。
汽车钣金成型分析
钣金成型是汽车制造中的关键工艺环节。PERA SIM Explicit 可用于预测成型过程中的变形分布和残余应力，帮助工程师优化模具设计和工艺参数。钣金成型仿真同时涉及材料非线性、几何非线和接触非线性，采用隐式分析往往受到收敛问题的制约，而 PERA SIM Explicit 的显式求解方法能够有效处理三种高度非线性同时存在的问题，提供稳定的求解过程和准确的成型预测结果。
消费电子跌落与冲击
除汽车领域外，PERA SIM Explicit 同样适用于手机、平板等消费电子产品的跌落仿真分析，以及薄壁壳屈曲、保险杠抗弯、鸟撞风挡等典型工程场景。其广泛的适用范围覆盖了航空、航天、船舶、电子电器、通用机械、兵器、石化核电等多个行业。
国产自主 CAE 的工程价值
PERA SIM Explicit 是安世亚太二十余年仿真技术积累的成果之一。安世亚太拥有业界完整的自主仿真技术体系，PERA SIM 通用仿真软件能够提供结构、热、流体、电磁、声学及耦合场分析功能，以及跨学科的通用前后处理器。在当前国际形势下，自主可控的工业软件对于保障产业链安全具有重要意义。PERA SIM Explicit 在研发过程中经过了大量工程案例验证，计算结果与国际先进软件对标，能够满足实际工程需求。
在部署层面，PERA SIM Explicit 支持 Windows 和 Linux 操作系统，并已适配银河麒麟等国产操作系统及国产 X86 芯片架构，为企业提供了灵活的部署选择。如需了解 PERA SIM Explicit 的版本构成、授权方式和报价详情，欢迎在软服之家平台咨询，我们将协助您对接正规渠道，获取适合企业实际需求的方案与报价。
