01

傳統有限元建模工作流程及局限性

傳統有限元分析建模，對于包含多個零部件和子結構的大規模裝配結構，例如：航空、航天器或者汽車，都不是由一個工程師甚至是一個部門來完成有限元模型的創建。不同的FE部段由不同團隊的工程師進行創建，最后再將這些FE部段模型進行組裝。

傳統的有限分析建模方法，不允許使用重復的ID編號，而大規模的裝配結構需要通過組裝多個不同的部段模型來實現，隨著計算資源越來越廉價，精細化建模的需求越來越高，模型的單元、節點數量變得非常龐大，這就需要對大規模模型進行更加嚴格的模型管理，隨之而來的就是傳統有限元建模方法的局限性越來越明顯：

■ 傳統的有限元建模方法，需要遵循嚴格、復雜的編號規則，避免出現ID號沖突；

■ 部段模型不能進行平移、旋轉、鏡像等操作，很難實現其模型的重復使用；

■ 部段模型之間需要通過手動方式進行連接；

■ 分析結果不能按照部段模型進行輸出。

02

全新的模型組裝管理工具

Modules作為MSC Nastran的一個獨立的數據塊，用來表示獨立的模型部件或者子結構，其數據結構類似于MSC Nastran的部件超單元，但是其模型不會發生縮減，所以不會損失計算的精度。Modules實例化的功能還可以將初始模型分解成多個實例，簡單來講，可以把實例看作是一個標準件，這個標準件可以進行多次的引用，還可以對已有的Module模型進行替換，用來進行多種設計方案的嘗試。

MSC Nastran多使用Include的方式引入不同部段的模型進行數據組裝，此處我們通過對比Include與Modules兩種不同的建模方式來看一下Modules有哪些優勢來解決大規模模型建模效率的問題：

PART.01

在數據格式上，Modules文件與Include文件非常相似，很容易將原有的數據模型轉換為Modules模型；

PART.02

Modules允許不同部段可以使用相同的節點、單元以及材料編號 ，不再受限于計算中必須獨立編號的規則；

PART.03

由于每個Module 都是獨立的，比傳統的建模方法更易于管理；

PART.04

一個Module 模型，可以在不同的位置，不同的裝配模型里多次重用；

PART.05

可以輕松的將Module進行復制、平移、旋轉、鏡像以及替換；

Module替換

PART.06

Modules支持自動連接 ，就像專屬模塊一樣即插即用，使用便捷；

PART.07

Module模塊信息以及連接信息都會輸出到 F06 文件中，方便查看；

PART.08

結果輸出支持按照Module輸出 ，便于后處理。

03

前后處理ModuleMission

為了簡化Modules的使用，我們基于MSC Apex定制開發了其使用界面“ModuleMission”，其主要功能包括：

PART.01

外部Module的導入，已有FE模型的Module轉換

PART.02

Module的連接設置，默認自動連接，其他連接包括連接單元，接觸等，其定義方式與基礎的Apex建模完全一致，可以自動轉換成Modules的連接

自動連接

手動連接

連接單元連接

接觸

PART.03

快速實現Module的位置變換或平移、旋轉、鏡像等復制

PART.04

支持按模塊顯示結果，或者整體結構顯示結果

PART.05

模塊間連接力顯示，用于分析載荷的傳遞路徑

04

總結

總之，Modules作為新的組裝管理工具，允許不同Module之間使用重復的ID編號，減少了模型組裝過程中的編號工作；其實例化工具，可以對已有的Module進行復制，通過平移、旋轉、鏡像等操作進行重新的定位，或者與其他的團隊共享使用模型；其自動連接的功能可以讓Module文件組裝像搭積木一樣方便、快捷。這些功能都可以有效的縮短建模時間，提高建模的效率。