超算(suàn)有限元分(fēn)析系統SciFEA—機械行業應用(yòng)解決方案

1、行業計算(suàn)模拟現狀

機械是一門古老而又嶄新的(de)學科領域。計算(suàn)模拟已經深入到機械裝備與制造的(de)衆多(duō)環節，很多(duō)方向數值模拟已替代了(le)原型實驗，從而節約了(le)大(dà)量的(de)時(shí)間和(hé)開發成本。現代機械裝備與制造對(duì)數值模拟的(de)要求體現在如下(xià)幾個(gè)方面：對(duì)分(fēn)析的(de)精度要求越來(lái)越高(gāo)；需要分(fēn)析的(de)對(duì)象越來(lái)越龐大(dà)和(hé)複雜(zá)（系統級分(fēn)析）；對(duì)多(duō)物(wù)理(lǐ)場(chǎng)耦合分(fēn)析例如流固耦合分(fēn)析、熱(rè)固耦合分(fēn)析、電磁固體耦合分(fēn)析的(de)需求越來(lái)越多(duō)。

2:超算(suàn)解決方案

SciFEA軟件提供的(de)固體彈性、彈塑性、粘彈性模塊、熱(rè)固耦合模型、結構單元（杆、梁、闆、殼）、彈簧單元、傳熱(rè)模塊（穩态、瞬态）、點對(duì)單元、接觸模塊等，可(kě)以直接滿足機械行業結構強度計算(suàn)、剛度計算(suàn)、熱(rè)分(fēn)析、熱(rè)應力分(fēn)析、模态分(fēn)析等。

針對(duì)流固耦合計算(suàn)、電磁固體耦合分(fēn)析等多(duō)物(wù)理(lǐ)場(chǎng)耦合問題。超算(suàn)科技可(kě)以爲根據用(yòng)戶需要的(de)耦合進行計算(suàn)軟件定制分(fēn)析，可(kě)以将固體計算(suàn)模塊、結構計算(suàn)模塊、流體計算(suàn)模塊、電磁計算(suàn)模塊集成在統一的(de)計算(suàn)環境中進行。

機械行業經常需要的(de)疲勞、裂紋擴展、結構優化(huà)等方面的(de)分(fēn)析内容。超算(suàn)科技可(kě)以爲用(yòng)戶集成專門化(huà)的(de)計算(suàn)模塊。

SciFEA機械行業多(duō)物(wù)理(lǐ)場(chǎng)解決方案

針對(duì)用(yòng)戶分(fēn)析精度的(de)要求，超算(suàn)科技提供用(yòng)戶定制化(huà)的(de)并行計算(suàn)模塊開發和(hé)并行計算(suàn)咨詢服務。并行計算(suàn)可(kě)以根據用(yòng)戶預算(suàn)的(de)情況提供基于機群的(de)MPI并行和(hé)基于GPU的(de)衆核并行兩種解決方案。

3、用(yòng)案例

壓力容器熱(rè)固耦合分(fēn)析

天津科技大(dà)學機械學院爲分(fēn)析紙漿幹燥用(yòng)壓力容器熱(rè)變形和(hé)應力分(fēn)布情況采用(yòng)北京棕熊科技有限公司自主研發的(de)有限元分(fēn)析系統—SciFEA有限元分(fēn)析軟件分(fēn)别進行了(le)二維、三維數值模拟計算(suàn)。采用(yòng)應用(yòng)單位提出的(de)壓力容器新的(de)幾何構型，分(fēn)析過程按照(zhào)紙漿幹燥工藝系統的(de)考慮了(le)不同工況下(xià)壓力容器的(de)熱(rè)變形和(hé)應力分(fēn)布。

内壓下(xià)(工況一)總位移雲圖VS内壓下(xià)(工況一)軸向應力局部放大(dà)雲圖

溫度邊界下(xià)(工況二)構件溫度場(chǎng)分(fēn)布雲圖VS溫度邊界下(xià)(工況二)構件環向應力分(fēn)布雲圖

三維有限元計算(suàn)分(fēn)網圖VS總位移雲圖
 

船舶組合結構變形應力分(fēn)析

某船舶制造企業爲分(fēn)析結構的(de)變形、應力和(hé)穩定性，需要考慮各種對(duì)稱結構、非對(duì)稱結構、以及各種結構的(de)組合。超算(suàn)科技采用(yòng)SciFEA軟件對(duì)其中的(de)結構進行了(le)計算(suàn)模拟，經甲方驗證，計算(suàn)結果和(hé)國外大(dà)型有限元軟件變形應力結果幾乎一緻。

計算(suàn)得(de)到的(de)組合結構的(de)變形VS相交闆結構變形

4、手計算(suàn)開拓

計算(suàn)已經深入到機械工程方方面面，但現代科技對(duì)計算(suàn)提出了(le)更多(duō)的(de)要求。比如微機電系統、仿生機械系統、微納加工技術等。這(zhè)些科技方向的(de)發展不斷要求我們提供更精細的(de)計算(suàn)手段，能從多(duō)物(wù)理(lǐ)場(chǎng)緊密耦合的(de)角度進行計算(suàn)分(fēn)析，能考慮多(duō)個(gè)子系統的(de)共同作用(yòng)，能考慮物(wù)理(lǐ)場(chǎng)的(de)強非線性特征等。超算(suàn)科技将攜手廣大(dà)科技工作者、工程師面向機械加工與模拟共同開發複雜(zá)工程的(de)數值模拟系統。