PERA SIM的案例
PERA SIM Mechanical在汽車行業的應用
因此，本案例基于PERA SIM PreMech進行模型的前后處理工作，并通過PERA SIM Mechanical進行模型的求解計算，完成車門高質量有限元模型的建立以及結構的動力學分析。
安世亞太自主通用流體仿真系統PERA.SIM Fluid亮點搶先看
PERA.SIM Fluid流體仿真系統是安世亞太自主開發通用仿真軟件PERA.SIM的核心模塊之一。PERA.SIM Fluid采用計算流體動力學（CFD）數值模擬技術，包含能夠精確模擬日常遇到的各種工程流動問題的求解器，提供可壓計算、不可壓計算、傳熱計算及多相流計算能力。
PERA.SIM Fluid具有完備的入口、出口、壁面條件，支持完整的計算格式及求解設置，內置強大穩健的各類矩陣求解器。PERA.SIM Fluid具有豐富的湍流模型，提供壓力基及密度基求解器，支持可壓/不可壓計算、瞬態/穩態計算、多區域/介質/共軛傳熱與輻射/浮力模型計算。
PERA.SIM Fluid進行某型導彈氣動計算
功能特色
（1）完備的入口、出口、壁面條件
針對入口、出口邊界，PERA.SIM Fluid支持各類不可壓/可壓、湍流、傳熱和浮力模型下的邊界設置，支持各坐標系/各種情況下的壓力，速度，流量輸入。
PERA.SIM Fluid支持各類流動、湍流、傳熱和運動、滑移情況下的壁面相關功能與設置輸入。
（2）完整的計算格式及求解設置
PERA.SIM Fluid支持多種離散格式，包含時間項格式、對流項格式、梯度格式、限制器格式和壓力或密度插值格式等。支持多類求解算法設置，包括算法殘差、松弛因子、初場初始化和求解時間步長設定方法等。
（3）內置強大穩健的各類矩陣求解器
PERA.SIM Fluid提供各類主流經典的適合有限體積法的矩陣求解器，包括對角求解器、代數多重網格求解器、預條件雙共軛梯度求解器、預條件雙共軛梯度穩定求解器、預條件共軛梯度求解器和光滑求解器等。
展開 自主仿真軟件PERA SIM體驗-邊界元聲學
2020年末，安世亞太正式發布了其自主開發的通用仿真軟件PERA SIM。時隔近一年，現在的PERA SIM軟件進展如何？
最近，小喵有幸得到了PERA SIM最新版軟件的內測體驗資格。一起來體驗看看吧~
雖然PERA SIM軟件的發布時間較短，但它已經初步具備了比較全面的仿真功能。在PERA SIM產品定義之初，安世亞太就為其規劃了結構、流體和電磁三大物理場。最近，PERA SIM又新增了聲學物理場。這篇文章，我們就用PERA SIM的聲學物理場來求解一個標準算例，與其他仿真軟件的結果做一個對比。
一、PERA SIM軟件界面
軟件安裝好后，桌面出現PERA SIM的圖標。軟件名為PERA SIM Space。
展開 PERA SIM Fluid在電子散熱冷板熱仿真中的應用
導讀：本文基于安世亞太公司自主研發的高級通用流體CFD軟件PERA SIM Fluid，對某逆變器所用的水冷板進行熱仿真CFD計算（包括模型處理、網格劃分、求解設置及后處理顯示）。
本案例主要講解了以下內容：
• PERA SIM Fluid豐富的CAD接口；
• PERA SIM Fluid對冷板模型的多種網格處理方式；
• PERA SIM Fluid網格的顯示及質量檢查；
• PERA SIM Fluid求解計算的相關設置；
• PERA SIM Fluid的后處理顯示。
具體的操作步驟如下：
一、模型處理
1）導入模型
PERA SIM Fluid可以導入市面上主流的多種數據格式的CAD模型，如圖1所示。
將水冷板的CAD模型導入后，PERA SIM Fluid自動根據模型本身的幾何特征，形成點、邊、面特征，并對不同的面賦予不同的顏色，面的顏色與其名字所顯示的顏色完全一致，非常方便用戶對模型進行檢查，如圖2所示。用戶可以在模型樹下點擊勾選以隱藏/顯示對應的特征。
圖1幾何導入接口
圖2 導入水冷板模型
2）建立、封閉冷板進出口邊界
PERA SIM Fluid提供了多樣化的前處理工具。對于此水冷板的CFD仿真計算而言，需要建立冷板進出口邊界，并抽取其內部的流體空間模型，以建立共軛傳熱數值計算的完整流體模型。點擊主菜單的幾何面板，設置選擇模式為選擇邊，分別選擇進出口邊，點擊創建面按鈕，即可建立邊界面模型。
選擇水冷板的入口面模型，鼠標右鍵菜單中選擇“Move to Group移動到組”，或者點擊主菜單的移動到組命令，在左側的屬性面板中輸入新的名稱in，點擊移動，完成進口邊界的建立。
展開 
基于PERA SIM的電子器件振動分析
圖 7求解參數設置
3有限元計算結果
3.1 模態分析結果
在后處理部分中，隱藏振動臺外殼，查看電子器件的模態振型，并與國際某主流軟件X計算結果對比（受篇幅限制，文中僅展示前六階模態結果對比）：
左：一階模態（PERA SIM） 右：一階模態（X軟件）
左：二階模態（PERA SIM） 右：二階模態（X軟件）
左：三階模態（PERA SIM） 右：三階模態（X軟件）
左：四階模態（PERA SIM） 右：四階模態（X軟件）
左：五階模態（PERA SIM） 右：五階模態（X軟件）
左：六階模態（PERA SIM） 右：六階模態（X軟件）
圖 8 PERA SIM與國際主流軟件X的部分模態振型比對
表 1 PERA SIM與X軟件的前六階固有頻率
3.2 諧響應分析結果
在諧響應部分中，選取特定位置，輸出其隨頻率響應的X向變形幅值曲線，并與X軟件計算結果對比，選取位置如下圖所示：
圖 9 諧響應輸出幅值曲線位置
PERA SIM與X軟件輸出幅值曲線如下圖所示，并選取最大峰值點與最小峰值點比對其數值（如下圖中的1號與2號點位）：
a) PERA SIM位移幅值曲線
b) X軟件位移幅值曲線
圖 10 PERA SIM及X軟件特定位置X向位移幅值變化曲線
表 2 PERA SIM與X軟件最大峰值點與最小峰值點對比
4結論
本文基于自主有限元軟件PERA SIM建立某電子器件的有限元模型
展開 PERA SIM高級CFD網格劃分案例： 工程師如何在仿真前處理階段提高仿真效率？
若邊界能夠完成封閉的描述，PERA SIM則自動生成體特征；若邊界中存在較大漏洞，軟件則會提示邊界不封閉，這時可以根據修復工具進行漏洞查找及修復。
創建體操作
3包面網格創建
在建立了封閉區域之后，便可進入到網格劃分階段，通常來說會在包面之前進行網格布置及尺寸大小的設定，PERA SIM提供了全局網格、局部網格、密度盒三類網格尺寸設定方式。
3.1全局網格設置
全局網格設置
設置完全局網格尺寸，可進入到包面網格的相關設置區域中，可以根據幾何特征，設置封閉間隙的容差，以期PERA SIM能夠直接用網格自動填充滿設定值以下的空隙。同時也可控制填充區域網格面的分割數目以及包面網格尺寸等等。
包面網格設置
此外，對于流動仿真來說，邊界層網格的設置也是流體網格生成必不可少的環節，PERA SIM提供了邊界層網格的設定，可以根據第一層邊界層高度、邊界層法向增長率及層數來控制邊界層網格的生成。同時，PERA SIM也提供了消減邊界層以及壓縮邊界層兩種模式來處理狹窄區域邊界層相交的問題。
邊界層設置
3.2局部網格設置
PERA SIM還提供了局部網格設置功能，可以在全局網格基礎上對局部部件做進一步設定，設定內容包含尺寸、曲率、邊界層等一系列參數的設定。
局部網格設置
在面板中通過多選，可統一設定選擇部分的參數值；另外PERA SIM還提供了一種表格模式，可以在列表欄中選擇不同部件的設置參數，同樣可以達到針對不同組件的局部網格設置，同時也方便管理和查看參數設置情況。
展開 雨生百谷，自主釀造 | PERA SIM高級CFD網格劃分技術
PERA SIM.Fluid前處理—抽取管道內部流體區域
PERA SIM.Fluid前處理—生成外流場計算區域
邊界條件的指定
PERA SIM.Fluid前處理模塊可以對模型內相應的邊界條件進行指定，對不同的邊界條件進行分離，然后建立Group組，并對不同的邊界條件進行重命名。
PERA SIM.Fluid前處理—邊界條件的指定
Wrapper包面技術
PERA SIM.Fluid網格技術有全局的網格尺寸參數設置，也可以基于每個face或edge單獨設置網格尺寸參數，還可以基于density box的空間網格加密，網格尺寸控制手段比較豐富。
PERA SIM.Fluid前處理—Wrap包面網格技術
PERA SIM.Fluid—四面體及多面體網格技術
PERA SIM.Fluid的網格工具可以在生成的表面網格基礎上進行編輯，可以對node、edge和face單獨進行操作，包括添加/刪除、合并、光順、移動等操作，功能比較豐富。但是如果表面網格是使用基于幾何拓撲的方式得到的話，編輯表面網格后是無法生效的，因為在生成體網格的時候會自動退回到幾何拓撲開始，編輯的表面網格不會被記錄。需要把幾何模型刪除掉，切換到基于表面網格的體網格劃分流程才行。
展開 自主CAE | PERA SIM聲學解決方案綜述
PERA SIM聲學解決方案介紹
1.1聲學全頻段解決方案
PERA SIM通用仿真軟件是安世亞太自主研發的核心產品，包含了結構、流體、電磁、聲學、高級前后處理器等不同的模塊單元。基于PERA SIM進行聲學研究，首先，PERA SIM Mechanical結構仿真、PERA SIM Fluid流體仿真、以及PERA SIM LEmag電磁仿真，提供了面向工業用戶各類產品聲音產生的仿真評估能力，例如：模態剛度分析、湍流模擬、電磁力計算等。其次，PERA SIM AcousticBEM和PERA SIM ProNas分別采用聲學邊界元、能量有限元方法實現聲學響應預測，與傳統的聲學數值計算方法相比，創新性地提出針對不同的頻率分析范圍，可以基于同一套模型實現全頻段的快速預測，解決不同產品在聲學傳播特性方面的分析需求。最后，整個平臺各模塊之間耦合、多物理場協同仿真，實現聲源確定、傳遞路徑分析、接收響應完整的聲學評估能力。
1.2聲學快速邊界元
PERA SIM AcousticBEM快速邊界元模塊，基于聲學邊界元方法（BEM）并通過快速多級子（FMM）、自適應交叉近似（ACA）等快速算法加速求解，與傳統的邊界元方法相比，計算效率獲得了若干數量級的提高，適用于中低頻較寬范圍的聲學問題，避免了中頻算法計算低頻問題的數值不穩定，也解決了低頻方法計算中頻問題時誤差大求解效率低的問題。在大規模、全空間域、半空間域等的重大工程聲學問題分析中顯示出超強的計算能力。
1.3能量有限元分析
統計能量法（SEA）一直以來被認為是解決結構中、高頻振動噪聲的有效方法。
展開 基于PERA SIM的火箭艙段特征值屈曲分析
本文利用PERA SIM軟件對某型火箭艙段進行了特征值屈曲分析，建立了有限元模型，并對其進行了網格導入、材料定義、載荷施加和約束設置，通過PERA SIM Mechanical的屈曲分析模塊計算了端部加載下火箭艙段的屈曲模態和臨界載荷，對比了與其他商業軟件屈曲計算結果的偏離程度，對評估火箭艙段的結構穩定性和抗振能力具有重要意義。
關鍵詞：火箭艙段；特征值屈曲；PERA SIM Mechanical；有限元
0.引言
火箭艙段是火箭結構的重要組成部分，其作用是承受內部燃料壓力和外部空氣動壓力，并提供足夠的剛度和強度。由于火箭艙段通常為薄壁圓柱殼結構，在受到軸向載荷和內壓作用時，容易發生屈曲失穩現象，從而導致結構破壞或功能失效。因此，對火箭艙段進行屈曲分析是保證火箭安全性能的重要手段。
目前，對火箭艙段的屈曲分析主要采用有限元方法，通過建立數值模型，求解結構的特征值方程，得到結構的屈曲模態和屈曲載荷因子。其中，屈曲模態反映了結構在失穩前后的形變特征，屈曲載荷因子反映了結構在失穩時所承受的載荷水平。通過對這些參數進行分析，可以評估結構的穩定性能，并為結構設計和優化提供依據。
PERA SIM Mechanical是一款安世亞太自主開發的通用結構力學仿真軟件，不僅提供全面的線性、非線性、靜力、動力、熱、熱結構耦合等分析功能，還能夠實現與PERA SIM.Fluid流體仿真、PERA SIM.Emag電磁仿真的單向耦合求解，可用于預測產品性能，評估產品設計是否安全合理，并在仿真基礎上進行優化設計，從而縮短產品設計周期并降低風險。
展開 基于PERA SIM的機床主軸電機輻射聲場分析
下面我們就基于PERA SIM AcousticBEM的快速自適應聲學求解功能，完成機床主軸電機振動輻射聲場分析。
2. 邊界元模型的建立
2.1 PERA SIM聲學邊界元模塊
打開PERA SIM Space工作臺，進入軟件啟動界面，模型類型支持結構、電磁、聲學等三大物理場，選擇聲學頻響分析，進入聲學物理場分析場景，目前支持3維聲學邊界元計算：
2.2 主軸電機模型
PERA SIM前處理器，提供了豐富的數據接口，支持IGES、STEP等幾何模型數據的導入；以及ANSYS（cdb、inp、dat）、ABAQUS（inp）、NASTRAN（bdf）等軟件網格模型數據的導入；同時，可以完成簡單的草圖繪制、幾何模型處理、添加聲場面幾何等功能。
本文利用聲學邊界元模塊，求解主軸電機固定于機床內部，接觸工件受力后電機振動，形成輻射聲場的問題，需要考慮電機結構與聲場的耦合，導入電機模型如下圖所示：
2.3 網格模塊
PERA SIM提供了豐富的網格劃分算法，支持對1D、2D、3D模型的網格劃分，可以通過全局網格控制、局部網格控制等功能實現幾何模型的高質量劃分。
展開 自主CAE | 基于PERA SIM的外壓薄壁圓筒特征值屈曲分析
圖13 屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)( PERA SIM結果)
下圖為通過某國際標準商業有限元軟件計算得到的屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)，屈曲載荷乘子(1階)0.176，失穩波形數5。這與PERA SIM計算結果非常接近。
圖14 屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)(標準商業軟件結果)
3.11 不同壓桿長度下的計算結果
考慮有效長度L = 60、127、250mm，厚度t = 0.1、0.18、0.36mm 各種組合情況下有限元特征值屈曲分析結果(包含PERA SIM及標準商業軟件)。臨界載荷列表如下：
表1 PERA SIM臨界載荷結果(MPa)
表2 標準商業軟件臨界載荷結果(MPa)圖片
表3 PERA SIM結果偏差(與標準商業軟件相比)
失穩波形數列表如下：
表4 PERA SIM失穩波形數結果
表5 標準商業軟件失穩波形數結果
由上面結果可知，PERA SIM計算結果與某國際標準商業有限元軟件結果對標，臨界載荷偏差普遍較小(3%以內)，失穩波形完全一致。因此，PERA SIM的計算可靠性可以保證。
4.結論
本文基于安世亞太自主結構有限元軟件PERA SIM Mechanical屈曲分析模塊計算外壓薄壁圓筒的屈曲，實現了幾何建模、網格劃分、材料賦予、載荷及邊界條件設置、特征值求解到結果后處理的完整分析流程。同時，在相同的求解參數的條件下，與某國際標準商業有限元軟件計算結果對比，發現PERA SIM的臨界載荷的偏差普遍較小(3%以內)，失穩波形數完全一致，能保證較高的計算精度。
展開 
如何快速獲得PERA SIM高級CFD網格劃分技能？
查看生成的體網格
PERA SIM.Fluid前處理模塊具有多種網格質量的檢查和評價標準，包括網格的體積、長寬比、正交質量、扭曲度等。下圖展示了當前體網格的正交質量標準，可以看到最低的網格質量大于0.05，滿足流體求解器的計算要求。
體網格的正交質量標準
通過本案例中展示的使用PERA SIM.Fluid前處理模塊對三通管共軛傳熱模型網格劃分的詳細操作流程，可以看出PERA SIM.Fluid的前處理模塊既可以對CAD模型進行修復處理，也具有優秀的網格劃分控制功能，能夠生成多種類型的體網格并對網格質量進行檢查，最終為PERA SIM.Fluid流體求解器生成高質量的CFD網格。
展開 自主CAE|PERA SIM耳片結構非線性有限元分析
1.摘要
PERA SIM Mechanical作為安世亞太自主研發的核心產品之一，是功能強大、模塊整合的機械仿真分析工具。PERA SIM Mechanical提供了全面的結構靜力、動力、線性、非線性及熱分析等功能，滿足各行業的結構分析需求。PERA SIM PreMech是安世亞太自主研發的高級結構前處理工具，能夠實現模型處理、網格劃分、網格編輯、質量檢查及修復等功能，實現高質量網格的劃分。本文以結構非線性模塊為例，基于PERA SIM Mechanical對耳片結構算例進行建模并分析，體現了PERA SIM Mechanical在有限元前處理、求解及后處理模塊的強大功能。
關鍵詞：PERA SIM Mechanical；結構非線性；結構力學分析；工程應用
2.引言
在實際工程應用當中，CAE軟件的應用非常廣泛。本文介紹了PERA SIM Mechanical在結構非線性分析領域的應用，如需了解進一步的細節，請與安世亞太當地技術人員聯系。
3.耳片結構介紹
本節使用耳片算例來演示PERA SIM Mechanical在結構非線性求解模塊的操作流程。下圖為算例模型文件。由一個耳片（黃色組件）和兩根軸（粉色組件）組成。
展開 自主研發 | 基于PERA SIM的壓桿特征值屈曲分析
圖10 屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)( PERA SIM結果)
圖11為通過某國際標準商業有限元軟件計算得到的屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)，屈曲載荷乘子(1階)415.448。這與PERA SIM計算結果非常接近。
圖11 屈曲載荷乘子及屈曲模態(1階)(標準商業軟件結果)
3.11 不同壓桿長度下的計算結果
考慮壓桿長度L = 800、850、500mm下有限元特征值屈曲分析結果(包含PERA SIM、標準商業軟件以及理論解)見表1。
由上面結果可知，PERA SIM計算結果與某國際標準商業有限元軟件結果對標，屈曲載荷乘子誤差普遍較小(1.5%以內)。因此，PERA SIM的計算可靠性可以保證。
4.結論
本文基于安世亞太自主結構有限元軟件PERA SIM Mechanical屈曲分析模塊計算壓桿特征值屈曲，實現了幾何建模、網格劃分、材料賦予、載荷及邊界條件設置、特征值求解到結果后處理的完整分析流程。同時，在相同的邊界和求解參數的條件下，與某國際標準商業有限元軟件計算結果對比，發現PERA SIM的臨界載荷的誤差普遍較小(1.5%以內)，能保證較高的計算精度。
上海安世亞太結構高級應用工程師 陳科夫
展開 基于PERA SIM 的曲軸靜力學及模態分析
PERA SIM Mechanical作為PERA SIM的核心產品之一，是功能強大、模塊整合的機械仿真分析工具。PERA SIM Mechanical提供了全面的結構靜力、動力、線性、非線性及熱分析等功能，滿足各行業的結構分析需求。此外，它還與PERA SIM Fluid、PERA SIM LEmag、PERA SIM AcousticBEM等共同組成了強大的多學科仿真體系
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2.結構有限元分析中的靜力分析
2.1. 最小勢能原理和變分法
從微分方程的角度看，要求求解變量在邊界上處處嚴格滿足邊界條件，因此方程非常難解，即微分方程描述的是強形式，即要求求解域內的任意一點均滿足微分方程的形式和邊界條件。
若從能量的觀點出發，結合最小勢能原理，即真實結構的狀態總是保持勢能最低的，由此可以得到勢能關于位移和應變的泛函，即積分形式，用變分法求解勢能泛函極值也可得到和微分方程一樣的形式。
從這點上看，二者是等價的，但我們只要求了勢能最低，是一個“宏觀籠統”的概念，理論上并未要求積分域內任意一點均滿足微分方程的邊界條件的形式，所以為弱形式。事實上，任意一個偏微分方程都可以等效轉換為基于最小勢能的泛函極值問題。
換一個通俗易懂的說法，我們假設滿足邊界條件的位移u1、u2、u3…為可能的解，其對應的勢能為П1、П2、П3...；在所有可能的位移中，只有使勢能П最小的那個位移u，才是真實的解。
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