結(jié)構仿真計算的案例
結(jié)構優(yōu)化仿真計算的最佳利器-UltraLAB圖形工作站、集群配置推薦20230927
以下是結(jié)構優(yōu)化仿真中常用的一些計算方法：
§ 靜態(tài)優(yōu)化：針對結(jié)構在靜力作用下的性能進行優(yōu)化。
§ 動力優(yōu)化：針對結(jié)構在動力作用下的性能進行優(yōu)化。
§ 非線性優(yōu)化：針對結(jié)構在非線性條件下的性能進行優(yōu)化。
§ 多尺度優(yōu)化：針對結(jié)構在不同尺度下的性能進行優(yōu)化。
靜態(tài)優(yōu)化是結(jié)構優(yōu)化仿真的最常見的類型，用于針對結(jié)構在靜力作用下的性能進行優(yōu)化，如結(jié)構的強度、剛度等。
動力優(yōu)化用于針對結(jié)構在動力作用下的性能進行優(yōu)化，如結(jié)構的振動、沖擊等。
非線性優(yōu)化用于針對結(jié)構在非線性條件下的性能進行優(yōu)化，如塑性變形、屈曲等。
多尺度優(yōu)化用于針對結(jié)構在不同尺度下的性能進行優(yōu)化，如宏觀尺度和微觀尺度等。
主要結(jié)構優(yōu)化仿真軟件：
§ Ansys OptiStruct：用于結(jié)構優(yōu)化，主要用于機械產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品等的設計和分析。
§ ABAQUS/CAE：用于結(jié)構優(yōu)化，主要用于機械產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品等的設計和分析。
§ LS-DYNA：用于結(jié)構優(yōu)化，主要用于復雜結(jié)構、碰撞仿真等。
§ COMSOL Multiphysics：用于多物理場仿真，包括結(jié)構優(yōu)化、流體仿真、熱仿真等。
計算的特點：
§ 計算量大：結(jié)構優(yōu)化仿真通常涉及大量的計算量，這對計算機硬件和軟件提出較高的要求。
§ 迭代次數(shù)多：結(jié)構優(yōu)化仿真需要進行多次迭代計算，才能找到最優(yōu)解。
§ 模型復雜：結(jié)構優(yōu)化仿真模型通常比較復雜，這對軟件的功能和性能提出較高的要求。
結(jié)構優(yōu)化仿真是結(jié)構設計和制造的重要工具，可以幫助工程師找到最優(yōu)的結(jié)構設計方案，提高結(jié)構的性能和可靠性。
展開 有限元仿真計算算法特點與計算集群分析
有限元計算算法特點與計算集群分析
典型應用：結(jié)構仿真計算、電磁仿真、多物理場耦合等
計算化學：量子化學計算、分子動力模擬…
典型軟件：Abaqus，ANSYS Mechanical，HFSS，F(xiàn)eko…
求解過程
（1）在網(wǎng)格自動剖分環(huán)節(jié)，單核計算模式，CPU超高頻率,大幅幅縮短計算時間，加速100%以上
（2）在并行求解環(huán)節(jié)，隱式算法為主計算并行核數(shù)有限，通常加速比最大到18核，HF490計算節(jié)點具有多核超高頻，將并行計算求解能力，發(fā)揮到極致
（3）在密集數(shù)據(jù)迭代、高io延遲等待過程, 該機器支持高性能低延遲,保證每個環(huán)節(jié)均衡高效，延遲等待降到最低
（1）網(wǎng)口數(shù)據(jù)帶寬，延遲最低到1us微秒
（2）硬盤IO，讀寫帶寬1.5GB/s以上，延遲最低17us微秒
（3）CPU響應速度為C0級
此文只能到這結(jié)束了，有興趣進一步了解的朋友私信。
展開 流體仿真計算、結(jié)構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結(jié)構類輔材供應
業(yè)務方向：流體仿真計算、結(jié)構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結(jié)構類輔材供應。
聯(lián)系電話：王經(jīng)理 15900979745
基于無網(wǎng)格仿真技術的特種車體結(jié)構分析
摘 要：為了提高CAE結(jié)構仿真計算的效率，縮短產(chǎn)品的設計研發(fā)周期。文中探索研究了無網(wǎng)格結(jié)構分析技術在復雜結(jié)構CAE仿真分析中的應用。以典型特種裝備車體結(jié)構為對比，采用無網(wǎng)格技術仿真計算了車體結(jié)構的模態(tài)、靜態(tài)及動態(tài)強度特性，計算結(jié)果與有限元方法之間的相對誤差分別只有4.8%、2.5%和1.9%，無論是模態(tài)振型還是應力分布狀態(tài)，無網(wǎng)格方法和有限元方法之間均具有很好的一致性。同時，相比于有限元方法，無網(wǎng)格方法的仿真計算效率提高了79.4%。為工程設計人員在產(chǎn)品設計過程中同步高效地開展結(jié)構的CAE仿真分析工作提供了有效的分析手段。
關鍵詞：無網(wǎng)格技術;有限元技術;模態(tài)分析;靜態(tài)分析;動態(tài)分析;
0 引言
在新產(chǎn)品設計過程中，通常需要采用CAE有限元仿真技術對產(chǎn)品結(jié)構的剛度、強度及疲勞可靠性等進行分析計算，找出結(jié)構設計薄弱環(huán)節(jié)，提出結(jié)構改進方案，從而提高產(chǎn)品性能[1,2]。傳統(tǒng)CAE結(jié)構仿真分析通常采用有限元方法，在開展仿真計算之前，需要完成對產(chǎn)品結(jié)構的幾何模型建模、劃分結(jié)構網(wǎng)格、對網(wǎng)格質(zhì)量進行檢查等前處理工作。當結(jié)構模型較為復雜時，有限元前處理部分的工作往往占據(jù)整個CAE仿真分析過程的80%～90%左右[3,4]。考慮到產(chǎn)品的設計研發(fā)周期，如果CAE結(jié)構仿真分析工作需要占用大量的時間，勢必會影響產(chǎn)品的研制進度和開發(fā)周期。
當前仿真驅(qū)動設計的研發(fā)理念要求產(chǎn)品的仿真分析工作能夠最大限度地與產(chǎn)品研發(fā)過程同步，這樣能夠?qū)Ξa(chǎn)品的設計結(jié)構進行快速迭代，加快產(chǎn)品的研發(fā)周期。
展開 
尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構仿真計算解決方案
圖 1 排水豎井坍塌引起的尾礦庫泄漏事故現(xiàn)場（圖片源自網(wǎng)絡）
《尾礦庫安全規(guī)程GB39496-2020》中明確指出，“尾礦庫排洪構筑物應進行結(jié)構計算，結(jié)構計算應滿足相應水工建筑物設計規(guī)范要求，排水井還應滿足 GB 50135 的相關要求”。目前尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構計算依據(jù)的主要資料為《尾礦設施設計參考資料》，專用計算軟件尚為空白。這主要是由于尾礦專業(yè)、結(jié)構專業(yè)、數(shù)值仿真模擬等多專業(yè)的融合知識體系龐雜，工程經(jīng)驗依賴性強。
尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構計算軟件是一款專門用于計算和設計尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構安全的工程設計工具。該軟件支持排水井、排水斜槽、涵管、隧洞等多種排洪系統(tǒng)結(jié)構形式計算，為尾礦設計人員更加科學、可靠地進行結(jié)構選型與配筋設計提供了有效手段。
該軟件將復雜的框架式排水井有限元仿真流程進行封裝，設計工程師只需輸入形狀和材料參數(shù)，無需考慮建模流程及仿真細節(jié)，就可輕松掌握框架式排水井受力狀態(tài)。大幅度降低了排洪系統(tǒng)結(jié)構計算的專業(yè)技術門檻，提高了設計與現(xiàn)行規(guī)范的融合水平。
圖 2 尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構仿真軟件
2、尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構仿真解決方案
本文以6柱框架式排水井為例，對尾礦庫排洪系統(tǒng)結(jié)構仿真軟件的計算流程進行介紹。
（1）參數(shù)設置與荷載生成
根據(jù)界面引導輸入必要的材料參數(shù)和幾何參數(shù)，點擊“確定”按鈕后，程序會將所有數(shù)據(jù)傳遞給荷載計算模塊和內(nèi)力計算模塊。參數(shù)設置界面引導清晰、概念明確、用戶操作感受十分良好。
展開 一款專用仿真APP軟件:芯片封裝翹曲云計算應用系統(tǒng)
芯片封裝翹曲云計算應用系統(tǒng)是一款專用的仿真APP系統(tǒng)，該系統(tǒng)規(guī)范了仿真應用流程、降低了應用難度，對仿真任務及數(shù)據(jù)進行了有效管理，可以大大提升仿真應用效率，實現(xiàn)仿真計算的輕客戶端。
芯片封裝結(jié)構仿真云計算系是面向設計人員基于Web應用的快速計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)構建了常用的模型庫和專用材料數(shù)據(jù)庫，集成了芯片封裝結(jié)構仿真計算中的快速建模、自動網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、求解控制以及結(jié)果自動提取與報告輸出的完整過程，并將所有的應用架設于網(wǎng)絡環(huán)境，支持多人同時在線應用，對每個仿真應用及其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行集中管理。
芯片封裝翹曲云計算邏輯圖
特色功能
系統(tǒng)基于B/S架構，具有芯片封裝模型的快速定義、幾何模型預覽、計算條件設置、計算任務提交與審核、任務后臺批處理計算、計算狀態(tài)監(jiān)控、詳細報告生成、郵件自動提醒、材料庫管理、模型庫管理等功能。
支持兩大類用戶角色
系統(tǒng)提供了面向設計人員和仿真管理人員兩大類用戶角色。設計人員基于系統(tǒng)提供的向?qū)В瓿上嚓P建模參數(shù)輸入，材料定義，提交計算。仿真管理人員完成校核計算結(jié)果和報告。
展開 技術分享︱基于非結(jié)構網(wǎng)格的仿真——太湖之光上的巨大挑戰(zhàn)
一、背景
在過去數(shù)十年中非結(jié)構網(wǎng)格被廣泛應用于工業(yè)仿真領域，例如著名商業(yè)CFD軟件Fluent以及開源CFD軟件OpenFOAM都采用了基于非結(jié)構網(wǎng)格的有限體積法，而大多數(shù)結(jié)構分析軟件例如Abaqus、Nastran等都采用了基于非結(jié)構網(wǎng)格的有限元法。非結(jié)構網(wǎng)格的流行不是沒有原因的。幾乎所有的工程幾何結(jié)構都是非常復雜的，結(jié)構化網(wǎng)格雖然在精度和收斂性等方面有優(yōu)勢，但復雜幾何高質(zhì)量結(jié)構化網(wǎng)格生成的難度和效率卻限制了其通用性。相反，非結(jié)構網(wǎng)格以其生成快速和適應復雜幾何的特性，成為工業(yè)仿真領域的主流。
結(jié)構化網(wǎng)格（上） 與非結(jié)構化網(wǎng)格（下）
二、挑戰(zhàn)
由于數(shù)據(jù)結(jié)構的原因，非結(jié)構網(wǎng)格相比于結(jié)構化網(wǎng)格，其算法計算訪存比更低，同時訪存更加離散。另一方面，隨著超級計算機架構演變，相較浮點性能的大幅提升，內(nèi)存帶寬日益成為瓶頸，讓非結(jié)構網(wǎng)格仿真計算更加受限。架構演變也催生了多樣的編程模型和加速庫。在太湖之光等先進超級計算機上，對非結(jié)構網(wǎng)格算法進行優(yōu)化加速，往往十分復雜且開發(fā)量巨大。這四方面的問題，讓非結(jié)構網(wǎng)格仿真計算在太湖之光上的性能，成為一個巨大的挑戰(zhàn)。
太湖之光上非結(jié)構網(wǎng)格“四大問題”
離散訪存：
非結(jié)構網(wǎng)格不同于結(jié)構化網(wǎng)格，其相關數(shù)據(jù)在內(nèi)存中無法以規(guī)則的方式存儲，導致訪問具有分散和不連續(xù)的特性。換句話說，在仿真計算中，我們需要進行大量的臨近插值積分，但是非結(jié)構網(wǎng)格單元的鄰居卻無法像結(jié)構網(wǎng)格一樣連續(xù)規(guī)則地在內(nèi)存中找到。離散訪存的結(jié)果，就是讓連續(xù)獲取數(shù)據(jù)中有大量無效數(shù)據(jù)，或者只能跳躍地獲取數(shù)據(jù)片段，從而損失有效的內(nèi)存帶寬。
展開 基于非結(jié)構網(wǎng)格的仿真——太湖之光上的巨大挑戰(zhàn)
背 景
在過去數(shù)十年中非結(jié)構網(wǎng)格被廣泛應用于工業(yè)仿真領域，例如著名商業(yè)CFD軟件Fluent以及開源CFD軟件OpenFOAM都采用了基于非結(jié)構網(wǎng)格的有限體積法，而大多數(shù)結(jié)構分析軟件例如Abaqus、Nastran等都采用了基于非結(jié)構網(wǎng)格的有限元法。非結(jié)構網(wǎng)格的流行不是沒有原因的。幾乎所有的工程幾何結(jié)構都是非常復雜的，結(jié)構化網(wǎng)格雖然在精度和收斂性等方面有優(yōu)勢，但復雜幾何高質(zhì)量結(jié)構化網(wǎng)格生成的難度和效率卻限制了其通用性。相反，非結(jié)構網(wǎng)格以其生成快速和適應復雜幾何的特性，成為工業(yè)仿真領域的主流。
結(jié)構化網(wǎng)格（上）與非結(jié)構化網(wǎng)格（下）
挑 戰(zhàn)
由于數(shù)據(jù)結(jié)構的原因，非結(jié)構網(wǎng)格相比于結(jié)構化網(wǎng)格，其算法計算訪存比更低，同時訪存更加離散。另一方面，隨著超級計算機架構演變，相較浮點性能的大幅提升，內(nèi)存帶寬日益成為瓶頸，讓非結(jié)構網(wǎng)格仿真計算更加受限。架構演變也催生了多樣的編程模型和加速庫。在太湖之光等先進超級計算機上，對非結(jié)構網(wǎng)格算法進行優(yōu)化加速，往往十分復雜且開發(fā)量巨大。這四方面的問題，讓非結(jié)構網(wǎng)格仿真計算在太湖之光上的性能，成為一個巨大的挑戰(zhàn)。
太湖之光上非結(jié)構網(wǎng)格“四大問題”
離散訪存：非結(jié)構網(wǎng)格不同于結(jié)構化網(wǎng)格，其相關數(shù)據(jù)在內(nèi)存中無法以規(guī)則的方式存儲，導致訪問具有分散和不連續(xù)的特性。換句話說，在仿真計算中，我們需要進行大量的臨近插值積分，但是非結(jié)構網(wǎng)格單元的鄰居卻無法像結(jié)構網(wǎng)格一樣連續(xù)規(guī)則地在內(nèi)存中找到。離散訪存的結(jié)果，就是讓連續(xù)獲取數(shù)據(jù)中有大量無效數(shù)據(jù)，或者只能跳躍地獲取數(shù)據(jù)片段，從而損失有效的內(nèi)存帶寬。
展開 航空航天行業(yè)圖形工作站應用--仿真計算篇
CAE仿真模擬計算應用航空航天CAE仿真模擬主要涉及：飛行器總體設計中空氣動力與推進、結(jié)構強度、震動、疲勞、壽命等模擬計算應用，從仿真計算特點分隱式仿真計算、顯式仿真計算，下面主要針對這兩類以及耦合應用的最新高端圖形工作站配置規(guī)格
典型應用軟件分類：
(1)網(wǎng)格生成軟件類：ICEM、GAMBIT、GRIDGEN、PATRAN、HyperWorks；
(2)仿真計算軟件： DATCOM、VSAERO、MGAERO、CFX、FLUENT、FASTRAN、NASTRAN、Flightloads、ANSYS、Abaqus、Hyperworks、等；
仿真模擬計算分析：通常分三個階段：前處理階段，求解計算階段、后處理階段;
(1) 在前處理階段：實體建模和網(wǎng)格劃分，其模型復雜，數(shù)據(jù)量大，對幾何計算和建模要求極高，主要是單核計算模式，因此提升頻率達到最高、超高端三維圖形處理能力滿足應用需要；
(2) 求解階段，由于高精度求解和復雜模型，計算強度極大，需要多核CPU并行計算或CPU+GPU混合計算模式，甚至多機集群計算模式
(3) 后處理對整個計算結(jié)果用可視化圖形展現(xiàn)出來,高io帶寬的硬盤和超高端的圖卡;
2.1結(jié)構仿真計算(隱式)為主硬件配置推薦這類應用主要涉及到對象各類飛行器材料結(jié)構強度、受力分布、疲勞、分層和裂紋、抗震減震、等數(shù)值模擬分析及優(yōu)化設計;
計算特點：
(1).前處理的網(wǎng)格劃分主要是靠單核和圖卡完成，因此高頻率的CPU處理器、高速圖形生成，是保證前處理快速完成至關重要的，
(2).隱式計算的特點迭代計算、數(shù)據(jù)回寫密集，多核加速比8是最完美、因此一定數(shù)量核數(shù)極限高頻、大內(nèi)存、高io硬盤、GPU超算架構，完美保證隱式計算對硬件各個瓶頸的最大優(yōu)化，體現(xiàn)計算、讀寫、三維圖形生成等方面強勁性能；
運行環(huán)境：Window ，linux 64位
參考配置：待更新
展開 【重磅】TCFD軟件全面升級為TCAE，支持流固耦合仿真計算
可以看到通過TCAE進行流固耦合仿真分析，具有較高的分析精度，同時計算設置簡單便捷，軟件能夠自動進行流體及結(jié)構仿真數(shù)據(jù)關聯(lián)，降低流固耦合仿真應用門檻，提高仿真工作效率。
軟件試用可郵件咨詢：info@njtf.cn
通過設置FDTD邊界條件提高三維結(jié)構計算效率
在平板薄膜或無線周期性平面結(jié)構的仿真計算中，往往不需要計算太大的區(qū)域就可以對整個模型進行等效計算。本篇以AZO-Ag-AZO三層平面薄膜為例，在計算該結(jié)構的透射率、吸收率或反射率等參數(shù)過程中，通過不同的邊界條件設置實現(xiàn)了計算時間和內(nèi)存的縮減，提高仿真效率。
1. 結(jié)構布置
2. 模型三維示意圖：中間為Ag層，上下兩層為AZO層
3. 三維FDTD仿真區(qū)域設定
4. 最常見的構造二維周期無限大結(jié)構的方方法是設置兩對周期性邊界條件：x min，x max，y min，y max均為periodic。
5. 常見FDTD區(qū)域俯視圖
6. 特殊的，若結(jié)構在X或Y方向?qū)ΨQ分布，可選擇該方向上的symmetric條件
7. 結(jié)構在X方向?qū)ΨQ分布的FDTD區(qū)域，只計算其中一半?yún)^(qū)域的電磁場特征
8. 若結(jié)構平面在X和Y方向上均對稱分布，可選其中一組為Anti-symmetric條件
9. 在對稱-反對稱邊界條件的設置下，僅計算模型FDTD區(qū)域的1/4
10. 三種情況下分別對應的計算內(nèi)存要求，依次遞減。
11. 上下AZO層厚度不同時在550 nm波長下的透射率譜
總結(jié)：周期性邊界條件的設定可為特殊結(jié)構制定合適的計算策略，可大大降低模型仿真對計算機內(nèi)存的要求，縮減計算時間，提高計算效率，尤其是對需要大量參數(shù)化掃描結(jié)構計算的情形。
最后,有相關需求,歡迎通過公眾號聯(lián)系我.
公眾號:320科技工作室.
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結(jié)構仿真計算，尋求幫助或者合租者
設計機械結(jié)構需要受力分析證明，急需合作
【CAE案例】鋼筋混凝土結(jié)構的非線性地震分析的建模和實驗驗證
圖4 CEA測試模型
在通用結(jié)構仿真軟件中使用的計算模型由2500個用來模擬混凝土的DKT單元與1900個用來模擬鋼筋的GRILLE單元組成。使用實驗測得的數(shù)據(jù)設置楊氏模量等相關材料參數(shù)，在瞬態(tài)計算中，使用了二階NEWMARK時間積分法，增加了瑞利阻尼。分別使用ENDO_ISOT_BETON和GRILLE_CINE_LINE定義混凝土和鋼筋的非線性本構模型。
圖5 樓板DKT模型
03 結(jié)果分析
如下圖所示，針對Nada?_B模型的驗證，在兩種不同加速度時序載荷作用下，通用結(jié)構仿真計算的模型位移值與實驗值體現(xiàn)出非常好的一致性。尤其是最大位移量的計算上，計算值與實驗值的差異非常小。
圖6 Nice S1加速度時序譜與Meledy Ranch加速度時序譜下位移的計算值與實驗值
如下圖所示，針對Endo_Isot_Béton模型的驗證，對于非線性與線性計算結(jié)果，通用結(jié)構仿真計算值與實驗值都有著較好的匹配度。
圖7 樓板實驗線性（左）與非線性（右）實驗值與計算值比較
04 結(jié)論
在本次研究中，針對兩種鋼筋混凝土模型：2D各向異性的Nada?_B模型，與3D各向同性Endo_Isot_Béton模型，設計了相關實驗，并與通用結(jié)構仿真計算結(jié)果進行對比，結(jié)果證明這兩種計算模型都有著較高的精度。
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展開 基于PERA SIM的泵蓋熱結(jié)構耦合仿真分析
最后提交作業(yè)進行計算即可。
4.2 泵蓋熱結(jié)構耦合仿真計算結(jié)果
計算完成后，通過在相應的作業(yè)上右鍵點擊加載結(jié)果，即可進入到結(jié)果后處理模塊。具體結(jié)果如下圖所示：
圖9 泵蓋溫度場結(jié)果
圖10 泵蓋溫度場切面結(jié)果
圖11 泵蓋熱變形結(jié)果
圖12 泵蓋等效熱應力結(jié)果
從以上的分析結(jié)果可以得到，泵蓋的溫度分布結(jié)果，最大熱變形為0.292mm，最大等效熱應力為240.943MPa。
5.總結(jié)
本文以國產(chǎn)自主研發(fā)的PERA SIM Mechanical通用結(jié)構仿真軟件，對泵蓋熱結(jié)構耦合工況進行了有限元仿真分析，得到了泵蓋的溫度分布結(jié)果、熱變形和熱應力結(jié)果。為泵蓋的結(jié)構優(yōu)化設計、強度及壽命評估提供一定的參考信息。
綜上可得，基于國產(chǎn)自主研發(fā)的PERA SIM Mechanical通用結(jié)構仿真軟件在計算泵蓋熱結(jié)構耦合仿真分析的過程中，能完整地對模型的材料定義、網(wǎng)格劃分、溫度載荷邊界、靜態(tài)力載荷、分析求解和結(jié)果查看進行處理，流程完善，求解器功能也比較強。
作者：安世亞太結(jié)構工程師 王永威
展開 仿真計算在3D打印FDM機型噴頭結(jié)構設計方案中的應用
然而這種快速成型技術也存在他的局限，例如原型的表面有較明顯的條紋，表面光潔度較高的產(chǎn)品需要后處理；在與截面垂直的方向強度小；需要設計和制作支撐結(jié)構。成型速度相對較慢，不適合構建大型零件；噴頭容易發(fā)生堵塞，不便維護。
如上所述，F(xiàn)DM噴頭的結(jié)構是這種快速成型技術的技術要點。好的噴頭結(jié)構可以最大效率的利用熱量，完成精準的溫度控制，使打印絲材在打印過程中快速且穩(wěn)定的完成熔化凝固的過程。
計算及結(jié)果：
針對目前對現(xiàn)有FDM噴頭的分析可知，在FDM噴頭設計的過程中，集中在噴頭處的問題主要體現(xiàn)在以下幾方面：
加熱片以上區(qū)域由于受熱溫度升高，使輸料管中材料彎軟影響擠料。
加熱片以下區(qū)域，尤其是噴嘴處，由于散熱使材料凝固造成堵塞。
總而言之，噴頭結(jié)果不能達到對熱量的精準控制，使噴頭的導熱與散熱結(jié)構配合不協(xié)調(diào)，進而影響打印絲材的相變過程。在考慮到以上一系列問題后，好的FDM噴頭設計既可以保證其打印過程中噴頭向下的導熱還要滿足向上良好的散熱。針對以上問題，仿真計算可以1. 通過對輸料管中打印料材溫度的初步模擬，判斷打印過程中輸料管內(nèi)的料材所處的狀態(tài)以及噴嘴內(nèi)溫度分布。2. 對加熱和散熱結(jié)構進行設計和改進來達到對料材狀態(tài)的控制，例如加熱塊的溫度與尺寸，散熱片及風扇的結(jié)構等結(jié)構是否合理。
下面文章將針對以上兩點逐步介紹仿真計算的操作流程即及初步結(jié)果。現(xiàn)有待分析的某型號噴頭周圍存在兩個散熱風扇分別作用于噴頭散熱片周圍以及噴頭擠出料材周圍，顯然作用于散熱片的風扇目的是促進噴頭上部的散熱，從而防止夾在中間輸料管的絲材軟化；而作用于擠出料材附近的風扇目的是使熔化的打印材料在擠出成型后迅速固化。因為在噴嘴附近的流場中存在風扇的設計，故在計算噴嘴的熱能的利用效率時同時考慮了噴嘴周圍的流場。
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