螺栓是工程中常见的装配连接手段之一。在传统的有限元软件中设置螺栓连接,不仅步骤繁琐、设置项分散,而且当螺栓数量较多时,需要人工进行多次重复操作,前处理效率低下。AIFEM针对该痛点,在2023R2版本新增了自动创建螺栓连接功能,用户仅需要输入孔洞直径和螺杆长度的范围,软件通过搜索和识别螺栓孔对,自动生成螺杆-蛛网形式的一维螺栓连接,提供梁单元-RBE2单元、梁单元-RBE3单元、RBE2单元-RBE2单元等多种单元组合形式可供选择,并可批量赋予材料属性。螺栓连接在网格更新后会自动更新。而针对异形孔等特殊情况,AIFEM也有手动选择孔洞的方式,一键式创建螺栓连接,灵活、全面地支持工程中的螺栓连接场景。
谐响应分析是将一系列不同频率的周期正弦激励应用于线性系统,并分析周期激励下的周期响应(稳态响应)。谐响应分析在工程中应用广泛,例如电机受电磁力产生的结构振动、电子电路受动力源激励产生的结构振动、风电设备受到叶片转动产生的周期结构振动等。
AIFEM提供基于模态叠加法的谐响应分析功能,通过基础激励的方式输入激励载荷,基于在各个结构特征频率上的模态特性响应的线性叠加,最终得到结构的总谐响应参数,包括位移、速度、加速度响应,应力、应变、支反力响应等结果。谐响应分析所需的模态结果,可以通过前置的模态分析步计算自动获取,也可以导入已有的模态结果,大大节约了谐响应的求解时间,同时也提升了企业仿真数据库的重用率。
随机响应分析是对随机振动输入的一种统计学模拟仿真。AIFEM在模态空间内对随机响应结果进行计算和叠加,再转换到物理坐标系下。输入数据为自相关的功率谱密度PSD,输出为响应功率谱密度、自相关函数、响应变量的均方根等参数。基于这些参数可以考察结构在随机环境下的工作情况,评估结构的振动特性和可靠性。
AIFEM求解器在求解大规模网格模型下的随机响应时,具有高效的求解效率,例如在200万网格的电池包随机响应分析案例中,在相同的输入和输出设定下,AIFEM求解时间少于某国外成熟商软近30%,帮助用户快速判断设计方案的可行性。
AIFEM新增了面向复合材料场景的结构静力学和动力学分析功能,通过创建铺层属性,描述复合材料的材料特性、厚度和角度特征,可以求解得到复材中各个铺层的应力、应变结果;同时新增了正交各项异性的材料本构模型,可以通过工程常数、矩阵分量、单层板三种参数形式来描述材料在不同方向上的力学特性,进一步完善了复合材料的仿真场景。
AIFEM新增梁单元、弹簧单元、质量单元,结合已有的壳单元和体单元,AIFEM已综合覆盖0D、1D、2D、3D完整维度的20余种单元类型,可以更加准确地模拟真实的结构。
梁单元和弹簧单元在工业领域应用广泛,例如,可以模拟船体肋板、螺栓、结构撑杆、减震器、悬置等等,质量单元则可以将很多结构附件简化成质量点单元参与仿真,既考虑质量和惯量的影响,也提升了求解效率。
AIFEM已具备丰富的结构仿真前处理功能,包括主流的几何格式导入、主流的网格格式导入、网格自动划分、局部网格加密、分析步设定、各类边界条件、约束和载荷设定等功能。在此基础上,AIFEM 2023R2进一步丰富和完善了前处理功能,提升用户体验。
1、几何:
① 优化了大规模几何模型的导入效率,相比上一版本效率提升80%以上;
② 新增几何布尔运算功能,支持通过交、并、差运算进一步构造几何模型。
2、网格:
① 新增针对组件对象的网格划分功能,可以对装配体一键划分网格;
② 优化二阶体网格的生成算法,避免产生负体积网格;
③ 支持输出网格模型的统计信息。
3、分析:
① 优化力的施加方式,支持对面、体对象施加总合力,由求解器自动进行均布载荷计算;
② 新增场输出和历程输出设定选项,用户可根据分析需求增减输出变量、范围和频次。
4、工具:
① 新增创建直角、柱、球坐标系功能,可作为材料、载荷方向使用;
② 新增测量距离和角度功能;
③ 新增视口区右键菜单功能,快速进行视图缩放、设置旋转中心;
④ 新增偏好设置选项,支持默认工作目录设定、中英文切换、默认并行核数设定等。
AIFEM后处理功能已有常见结果云图显示、模态结果清单显示、剖视图显示等功能,2023R2版本对后处理功能进行了整体功能增强,不仅提高了结果文件的读取速度,并且扩展了后处理的编辑和操作功能,提升了用户的使用体验。该版本新增和优化的后处理功能有:
1、新增图例设置选项,对色彩、极值显示、层级数量和数值进行控制;
2、新增探针功能,读取和查看局部位置的结果数据;
3、新增结果选项设置,控制复数输出、结果平均方式、梁壳截面积分点结果显示;
4、新增矢量图的显示;
5、优化了剖面图设置,提升剖面结果的真实性;
6、新增图表的绘制和保存功能,增加了图表的创建、样式设置功能。