工程仿真與計算力學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
工程仿真與計算力學的視頻教程
面向工程仿真的高性能云計算丨達索3DEXPERIENCE云平臺概述
面向工程仿真的高性能云計算丨達索3DEXPERIENCE云平臺概述 適用人群：機械工程師、有限元分析師、對工程仿真云計算感興趣的工程師或高校師生。
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車燈仿真分析系列課程（熱仿真/結構力學仿真/光學仿真）
ANSYS作為世界知名的CAE仿真軟件，在汽車車燈的結構力學、流體散熱、光學設計都有廣泛地應用。在結構力學分析時，借助ANSYS可以實現諸如：車燈極端靜載荷作用下的強度/剛度分析、車燈的抗沖擊/振動性能分析及優化設計；車燈的碰撞試驗分析；車燈在交變載荷作用下的結構疲勞計算等，從而為汽車照明系統的設計提供理論依據。
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計算力學代碼報告分析
1．問題描述 起重機的垂直部分和水平部分由鋁制成（E=60GPa，截面面積為2 cm2）。對角桁架單元由鋼制成（E=200GPa，截面面積為3 cm2）。在如圖所示處施加載荷P=7000N。同時支撐節點假設是固定的，所以是沒有位移的。我們考慮使用直接剛度法求解。寫出每個桿單元的剛度矩陣，再進行裝配。 求：結構的變形形狀（需要繪圖），最大垂直位移、最大壓應力和最大拉應力的大小和位置，以及兩個支撐節點上的約束力
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工程仿真與計算力學的實例教程
斷裂力學是近幾十年才發展起來了的一門新興學科，主要研究承載體由于含有一條主裂紋發生擴展（包括靜載及疲勞載荷下的擴展）而產生失效的條件。斷裂力學應用于各種復雜結構的分析，并從裂紋起裂、擴展到失穩過程都在其分析范圍內。由于它與材料或結構的安全問題直接相關，因此它雖然起步晚，但實驗與理論均發展迅速，并在工程上得到了廣泛應用。斷裂力學研究的方法是：從彈性力學方程或彈塑性力學方程出發，把裂紋作為一種邊界條件，考察裂紋頂端的應力場、應變場和位移場，設法建立這些場與控制斷裂的物理參量的關系和裂紋尖端附近的局部斷裂條件。
國內外相關研究現狀
目前，斷裂力學總的研究趨勢是：從線彈性到彈塑性；從靜態斷裂到動態斷裂；從宏觀微觀分離到宏觀與微觀結合；從確定性方法到概率統計性方法。所以就斷裂力學本身而言，根據研究的具體內容和范圍，它又被分為宏觀斷裂力學（工程斷裂力學）和微觀斷裂力學（屬金屬物理范疇）。宏觀斷裂力學又可分為彈性斷裂力學（它包括線性彈性斷裂力學和非線性彈性斷裂力學）和彈塑性斷裂力學（包括小范圍屈服斷裂力學和大范圍屈服斷裂力學及全面屈服斷裂力學）。工程斷裂力學還包括疲勞斷裂、蠕變斷裂、腐蝕斷裂、腐蝕疲勞斷裂及蠕變疲勞斷裂等工程中重要方面。如今在斷裂力學研究方法中，又引入可靠性理論，稱為概率斷裂力學，使斷裂力學的研究內容更加豐富，也使斷裂力學的理論得到進一步的發展和完善，并在工程實際中發揮出越來越大的指導作用。
1.
展開 什么是 CFD 建模與仿真
計算流體力學（CFD）使用納維-斯托克斯方程（包括五個偏微分方程）來模擬流體的流動。這些方程利用計算機資源在虛擬環境中對流體運動進行近似計算。CFD 仿真能夠使用特定的模型來補充應用的物理屬性，進而預測現實場景。CFD 建模和仿真結果通常使用實驗或文獻值進行驗證。
CFD 建模和仿真適用于汽車、航空航天、制造業、電子、醫療保健和環境工程等領域。簡而言之，所有涉及流體的應用都可以使用 CFD 工具進行建模和仿真。CFD 建模和仿真廣泛使用的部分原因是出現了多學科的建模、分析和優化要求。
為什么 CFD 建模和仿真很重要
CFD 建模和仿真從根本上改變了設計和制造過程。CFD 仿真有以下優點：
1.降低制造成本
CFD 仿真的一個重要應用領域是制造業。CFD 建模和仿真可以讓您在實際制造之前全面了解設計模型在極端工作條件下的表現。
2.避免昂貴的測試
在航空航天和許多其他領域，要通過風洞測試或試驗來確定部件的性能。CFD 建模和仿真工具通過模擬計算機的設計，極大地簡化了這一過程。
展開 多相流仿真中應用頻率最高的是自由表面流的仿真。它適用于諸如氣液二相流，液液二相流，氣液固三相流等各種各樣需要模擬的流動。由仿真得到的界面運動，也可以與可視化實驗結果加以比較而得到驗證。
自由表面流的仿真可以分為界面捕捉法（Interface capturing Method）和界面追蹤法（Interface Tracking Method）兩大類。如圖2.1所示那樣，所謂界面捕捉法，就是把表示界面的函數，讓其隨流體遷移流動，從而來模擬界面運動。界面捕捉法含有MAC法（Marker and Cell），LS法（Level Set）和VOF法（Volume of Fluid）等多種方法。
另一方面，界面追蹤法是根據界面元素的變形，來分析模擬界面的運動，如圖2.2所示。界面追蹤法有ALE法（Arbitrary Lagrangian and Eulerian）等等。此外，粒子法（Particle Method）也可認為是一種界面追蹤法。
圖2.1 界面捕捉法
圖2.2 界面追蹤法
兩者比較而言，界面追蹤法能夠高精度地模擬界面的運動。然而，在使用界面追蹤法時，隨著界面的變動，必須重新生成元素。如果界面的變動過大，就可能生成扭曲的元素，使計算變得不穩定。當然這也可以通過增加元素分割的數目來避免，這樣一來，就會進一步增加計算的工作量。
現在，大多數流體的仿真軟件都采用VOF法來模擬自由表面流。其理由列舉如下：首先，在1970年代，由著名的美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（即Los Alamos National Laboratory，該所于2013年迎來了成立七十周年的慶典）開發了一個程序代碼為SOLA-VOF的軟件，并把它公開了，從而使VOF法得到了廣泛的應用和普及。
展開 摘 要：目前對電廠疏水管道閥門泄漏多采用基于傳熱原理的內漏自動檢測計算方法，但是已有研究尚未對閥門泄漏時管道內流體的流動和傳熱進行分析，且對溫度測點如何布置以及溫度測量的精度要求也缺乏研究。針對以上問題，采用計算流體力學仿真的方法，研究了閥門泄漏時管道內傳熱和流動情況，分析了不同的管道直徑和保溫材料對所測溫差和泄漏量的影響。研究結果為實時監測閥門附近流量的動態變化，進行工程現場診斷疏水閥門的泄漏故障提供了模型方法和參考。
關鍵詞：疏水;閥門;計算流體力學;Fluent軟件;
熱力系統閥門內漏是目前我國火力發電廠普遍存在的重大節能問題，通常由于運動部件卡死、閥片變質、彈簧應力松弛等原因造成閥門損壞[1],防止閥門內漏是火力發電廠節能減排的重要舉措。閥門主要用于控制電廠鍋爐和電氣設備的流體介質的通路和斷路調節，是電廠廣泛使用的熱力設備。閥門的基本功能是接通或者切斷管路介質的流通，改變介質流動方向，調節介質的壓力和流量，保護管路和設備正常運行[2]。但是由于各種原因，閥門泄漏經常發生在火力發電廠當中，無論哪一個疏水閥門發生內漏，都會為電廠帶來超出想象的損害[3]。目前，電力、石化、制冷等企業檢測閥門內漏的方法主要依靠定期維修，對閥門進行拆卸、檢修和更換。經調查統計，超過50%的閥門并不需要進行拆卸修理，過度拆卸會浪費大量人力、物力和財力，閥門維修更換費用約占了電力企業、石油化工企業維修更換費用的15%[4]。當旁路閥門的泄漏量達到主蒸汽流量的2%時，將使供電煤耗上升4 g/(kW·h)[5]。針對現場使用的閥門監測及檢修等易耗品不易購買的問題，陶長興等[6]提出基于CRIO的嵌入式閥門診斷系統。常毅君等[7]總結了閥門溫度變化智能監測的判斷依據，為電廠疏水管道的實時監測提供了新的方法。
展開 相比物理測試，采用 CFD 仿真通常可獲取更多信息，例如貫穿整個求解域的流速和方向、壓力、溫度和組分濃度值。作為分析的一部分，設計師可以更改系統的幾何體或邊界條件并查看其對流體流動型態的影響。因此， CFD讓分析師可以用更短的時間和更低的成本來評估多種不同配置的性能。
嵌入式 CAD 的發展趨勢
最近，嵌入 CAD 系統的 CFD 軟件的使用趨勢使得有可能將仿真應用于設計階段，相比物理原型，這種方法可以測試更多的設計備選方案，同時還能減少所需的原型數量。嵌入 CAD 的CFD使用原始 3D CAD 數據，自動劃分流體空間，并將流體參數作為基于對象的特征進行管理，這使工程師無需理解 CFD 的計算部分，只需專注于產品的流體力學，這是他們本來就應該理解和掌握的。新一代 CFD 軟件包含先進的自動控制功能，確保在幾乎所有應用中實現收斂，無需手動調試。可能最重要的功能控制著網格質量，是避免運行發散的最大原因之一。因此，只需大致了解CAD 系統和產品的物理學知識即可操作 CFD 軟件，而絕大多數設計工程師都已掌握這些知識和技能。這些步驟的自動化還大幅減少了分析時間，使得在設計變更之前就交付分析結果成為可能。
氣體混合的仿真指南
幾種最佳做法可以幫助用戶確保 CFD 氣體和空氣混合仿真的準確性。使用原始 3D 數據可以保障實體模型的質量。對于具有最低網格要求的內部流體模型而言，實體必須形成密封的內部空間，內部流場不會出現對外泄漏通道。用戶應該盡可能地消除幾何體的微小細節，以便將 CFD模型的大小降至最低。導入幾何體后，應該使用 CFD 軟件的 “檢查幾何體” 功能來檢查是否存在問題。通過執行試驗網格生成并使用后處理器以可視化方式查看不規則單元，檢查是否存在因薄實體上的孔洞而引起的不規則單元。可以通過增加局部網格密度來修正不規則單元。
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材料卡片是仿真分析的"基因"，決定了有限元計算結果的精度上限。
在碰撞仿真、NVH分析、產品可靠性評估等場景中，材料參數設置的準確性直接影響仿真的可信度。然而，實驗室提供的原始材料曲線與仿真軟件所需的有效應力應變曲線之間，存在一道需要跨越的轉化鴻溝。本文基于實戰經驗，系統梳理從材料曲線獲取到仿真材料卡片生成的完整流程，供從事CAE工作的工程師參考。
導讀： 豐田、通用用V&V技術替代了80%以上的真實碰撞試驗；NASA Ares-IX火箭憑借完整的仿真驗證流程，以過去型號1/3的資金完成發射。在CAE行業，一個殘酷的現實是：沒有經過驗證的仿真模型，沒有任何價值。本文系統拆解仿真驗證與確認（Verification & Validation）的核心算法、計算特征、工具鏈，并給出支撐V&V全流程的高性能工作站配置方案。
一、V&V：仿真可信度的唯一通行證
工程系統動力學、建模、仿真與設計：拉格朗日圖與鍵圖方法
工程系統動力學、建模、仿真與設計.epub
保存到收藏
英文 |EPUB（真實）|2021年 |217頁 |ISBN ：無 |20.4 MB
本書介紹了有效的系統建模方法，包括拉格朗日圖和鍵圖，以及相關工程軟件工具20-sim的應用。內容面向工程學生和該領域的專業人士，支持他們理解和應用這些建模
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計算流體力學基礎課程-中文字幕24天前
計算流體力學基礎課程
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz
語言：英語 | 大小：222.84 MB | 時長：0小時45分鐘
通過可視化推導學習CFD控制方程、向量、連續性方程、納維-斯托克斯方程和能量方程
您將學到什么
理解CFD的數學基礎，包括向量
在CAE（計算機輔助工程）領域，有一個共識：工程師80%的時間都耗費在有限元模型的建立、幾何清理與網格劃分上，而真正的仿真求解僅占20%。這一行業痛點，催生了對高效、精準、靈活的仿真前處理工具的極致需求，而Altair HyperMesh，正是憑借數十年的技術沉淀，成為全球工程師公認的“網格王者”，重新定義了CAE仿真的效率與精度邊界，成為汽車、航空航天、重型設備等多行業創新研發的核心支撐。
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在整車被動安全仿真中，一個被低估卻至關重要的環節是：碰撞開始之前，假人究竟坐得對不對？
假人的初始姿態直接影響約束系統載荷路徑、氣囊展開時序以及損傷預測結果。傳統手工擺姿方式耗時長、一致性差、難以批量復現。戴西CAxWorks.VPG（Virtual Proving Ground）車輛工程仿真軟件作為業界領先的預處理工程軟件，通過幾何調整、動態求解、發泡預壓和機構自動識別四大技術模塊，
??在整車被動安全仿真中，一個被低估卻至關重要的環節是：碰撞開始之前，假人究竟坐得對不對？
假人的初始姿態直接影響約束系統載荷路徑、氣囊展開時序以及損傷預測結果。傳統手工擺姿方式耗時長、一致性差、難以批量復現。戴西CAxWorks.VPG（Virtual Proving Ground）車輛工程仿真軟件作為業界領先的預處理工程軟件，通過幾何調整、動態求解、發泡預壓和機構自動識別四大技術模塊，將這一工作從
在全球制造業邁向智能化、輕量化、高效化的時代浪潮中，產品研發正面臨前所未有的挑戰：如何在壓縮研發周期的同時保障性能卓越？如何以更低成本實現設計創新與結構優化？如何突破傳統仿真的效率瓶頸，應對多物理場、大規模工程的復雜需求？作為全球領先的企業級有限元分析（CAE）平臺，Altair HyperWorks 以全流程集成、頂尖技術與開放架構，成為萬千制造企業破解研發難題、搶占市場先機的核心利器，更是工業仿真領域當之無愧的標桿之作
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