有限元仿真軟件的案例
2025大賽優秀作品 | 有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的有限元仿真
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。從本期起，我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的有限元仿真
作者：福州大學電氣工程與自動化學院 | 秦家正/汪晶慧/江盛凌
關鍵詞：磁心損耗、有限元仿真、有直流偏磁的PWM波電壓
作者說
Ansys Maxwell 有限元仿真軟件利用有限元分析求解已知邊界條件的泊松方程或者麥克斯韋方程獲得磁性元件的磁矢位分布，進而得到磁通密度分布，其可精確地獲得磁心內磁通密度分布。然而，其內部自帶的磁心損耗密度模型不足以支持現有功率變換器中磁性元件磁心損耗仿真計算。但是，結合有限元仿真軟件Maxwell 和PyAnsys 二次開發接口，給有直流偏磁PWM波電壓勵磁磁心損耗的精確仿真提供有力支持。并且有望實現更復雜的高低頻復合波勵磁磁心損耗的精確仿真計算。
功率變換器中磁性元件的勵磁波形
有直流偏磁高頻脈寬調制波（Pulse Width Modulation, PWM）電壓勵磁的磁心損耗精確計算是業內難點。
展開 CDH/AMLS -有限元仿真計算軟件，更加準確快速
有意公司請發至郵件liuyb@cae-auto.com
阿爾特（中國）汽車技術有限公司（CDH軟件中國代理）
宣傳手冊請見附件（英文）
AMLS_E.pdf
基于有限元軟件的刀具切削仿真應用
伴隨著信息時代的到來，計算機科學和有限元仿真軟件迅速發展，基于有限元軟件的刀具切削仿真應用日益普及，為刀具切削研究提供了全新的思路。[1]
本文主要介紹了基于有限元軟件的刀具切削仿真應用，通過使用神工坊高性能仿真平臺進行全過程仿真，能夠在一定程度上提高效率、節約成本，同時為實際加工制造提供參考數據，發揮重要的支持作用。
01 案例介紹
本案例使用Abaqus 6.14。
Abaqus的優勢在于強大的非線性處理能力，通過熱力耦合分析步直接對切削過程進行準確的仿真分析。
在Abaqus的Explicit模塊下，有兩種金屬切削仿真的方法，一種是用溫度-變形耦合算法，另一種是任意拉格朗日-歐拉算法，本文使用前者。
Johnson-Cook 本構模型
Johnson-Cook 本構模型和斷裂準則誕生于上世紀八十年代，由Johnson和Cook提出，現被廣泛應用于沖擊領域。Johnson、Cook 等學者對OFHC銅、Armco鐵、4340鋼 等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數值模擬與試驗結果對比，標定了12種材料的Johnson-Cook本構模型的參數；提出了考慮大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數值模擬的對比進行驗證。[2]
02 全過程仿真流程
用戶可使用神工坊高性能仿真平臺進行刀具切削全過程仿真，通過web端即可享受“PC式高性能體驗”，使用超算硬件資源和海量軟件資源開展仿真工作，高效快速地進行研究。
以下仿真過程針對刀具切削過程中變形與摩擦集中的區域。
一、使用「圖形應用」進行前處理
為了使仿真研究的針對性更強，有限元分析效率更高，故將正交切削模型進行簡化。
展開 基于SW Simulation, Hypermesh和Meshfree的有限元仿真以及結果對比
MeshFree易學易用,簡單的操作就能得出精確結果,是一款非常優秀的有限元仿真軟件.
ALGOR有限元分析軟件簡介
ALGOR作為世界著名的大型通用有限元仿真軟件，被廣泛應用于各個行業的設計、分析、機械運動仿真中。包括靜力、動力、流體、熱傳導、電磁場、管道工藝流程設計等，能夠幫助設計分析人員預測和檢驗在真實狀態下的各種情況，快速、低成本地完成更安全更可靠的設計項目。
ALGOR以其分析功能齊全、使用操作簡便和對硬件的要求低，在從事設計、分析的科技工作者中享有盛譽。作為CAE分析工具的代表之一，ALGOR在汽車，電子，航空航天，醫學，日用品生產，軍事，電力系統，石油，大型建筑以及微電子機械系統等諸多領域中均有廣泛應用。工程師們通過使用ALGOR進行設計，虛擬測試和性能分析,縮短了產品投入市場的時間，并能以更低的成本制造出優質而可靠的產品。
自從單機版有限元分析程序問世以及CAD界面系統的出現，ALGOR軟件發展壯大成為計算機輔助設計類工程軟件領域內重要一員。目前，全球有超過30,000家用戶選擇使用ALGOR軟件(當然主要的用戶在國外，國內用戶較少)。
更多信息請登陸 http://www.algor-china.com
展開 國產有限元軟件對標Abaqus慘遭各大有限元軟件圍攻，仿真大戰究竟誰能勝出
[首先感謝Simdroid開發人員知乎用戶lanjieying大師提供的驗證算例]
近年來，發展國產自主CAE軟件的呼聲越來越高。尤其在去年中美貿易戰的加劇的形勢下，走出被“卡脖子”的藩籬，發展自主CAE軟件再一次在行業內被提起。實際上，幾十年前，我國部分計算力學家就倡導發展自主CAE軟件，并且當時實際上也發展了一部分國產有限元軟件。大連理工在八九十年代開發了JIFEX（目前該軟件叫SIPESC），北大在SAP的基礎上發展了SAP84，在當時積累了部分用戶，梁國平院士發展了自動有限元生成系統FEPG（目前叫FELAC）。
同時，目前還有一批新興的軟件已經面市或者即將面市，安世亞太目前在宣傳他們的自主通用仿真軟件PERA SIM；同時在知乎上，知乎答主lanjieying大師通過不少驗證案例展示了新興有限元軟件Simdroid的計算能力。以下是lanjieying大師提供的一個計算案例（鏈接https://zhuanlan.zhihu.com/p/107046577）：
問題描述：
半徑2.54m的圓環，矩形截面0.0254m*0.0254m，彈性模量2.068e11Pa，泊松比0.0。外表面均勻受壓。采用線性屈曲分析計算圓環的臨界荷載。
Lanjieying認為：有限元軟件COMSOL對該案例的計算結果是錯誤的（其計算出的臨界荷載因子為0.068），原因是其沒有考慮壓力引起的荷載剛度，而abaqus，ANSYS和Simdroid則可以得到正確的結果0.0517。
展開 Ansys Mechanical | 軟件介紹：業界一流的有限元求解器
wx_fmt=gif&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><br></p><h1><strong>Ansys Mechanical 有限元分析軟件 </strong></h1><p><br></p><p>Ansys Mechanical 是業界一流的有限元求解器，具有結構、熱學、聲學、瞬態和非線性功能，可幫助改進建模。</p><p><strong>NO.1軟件概覽</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/XUJorxDYRKRVcgS91JRTGvWkdD1mpibZW6lB58iaZcnic2aHAs3oJ83hXlX5LTucWQRvYVxAVlwHRZUD93pkpVP6A/640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1"></p><p><br></p><p>Ansys Mechanical 創建了一個使用有限元仿真分析軟件（FEA）進行結構分析的集成平臺。Mechanical 是具有完整分析工具的動態環境，從準備幾何結構進行分析到連接其它物理場以實現更高的保真度。可定制的直觀用戶界面使各個級別的工程師能夠快速而滿懷信心地獲得答案。</p><p>Ansys Workbench 可支持與商業 CAD 工具的可靠連接，提供點擊按鈕設計點更新，流體和電氣求解器可提供無縫集成的多物理場功能。
展開 金屬切削過程宏觀和微觀尺度有限元仿真進展
d）比較J-C模型和加入應變軟化效應的改進J-C模型，改進J-C模型的殘余應力有限元仿真結果更接近實驗結果，證明了本構模型對殘余應力仿真結果的影響。
e）微觀組織的仿真精度很大程度依賴與本構模型，綜合考慮位錯密度、晶粒尺寸和再結晶效應的本構模型將顯著提高預測準確性。
4）介紹了有限元仿真與數字孿生和機器學習結合后對仿真預測的實時性和準確性的提高。
a）有限元仿真為分析刀具和工件之間的切削過程提供了重要依據特征。在不同的時間和空間尺度上模擬切削過程，結合數字孿生后，通過融合來自模擬和測量的特征，與只包含一個數據源相比，可以得到更高的預測精度。
b）基于機器學習法的有限元仿真模型可以實時評估，并對未知事件進行準確預測。
三、研究展望
為了真實描述切削過程的材料的力學行為和刀具-切屑-工件接觸狀態，建立準確的有限元仿真模型，如圖10所示，建議研究方向如下：
●仿真模型的完善：1)改進仿真方法，真實模擬切屑-工件分離過程中網格單元的狀態。2)真實描述材料的應力-應變關系。3)建立全面的摩擦模型。
●擴展綜合模型：1)簡化仿真模型的同時也會降低預測準確性。2) 建立綜合預測有限元模型，3)聯合數字孿生和機器學習。4)建立多尺度仿真模型。
●構建多元集成模型：1)建立一個統一的平臺，集成特定切削過程的模型。 2)對有限元仿真軟件二次開發，將有限元仿真預測模型向工業應用轉化。
圖10 基于金屬切削過程的多尺度有限元仿真模型展望
文章來源： 航空學報CJA
展開 快速了解離散元仿真軟件Altair EDEM（與多體/有限元/流體軟件實現耦合）
如果加上軟件的API接口開發功能，這又會大大增加接觸模型的數量，可以幫助我們適用于不同的仿真需求。
EDEM可以聯合主流的CAE工具軟件進行顆粒系統與流體、機械結構及電磁場的耦合模擬仿真。
1、與 MBD（多體動力學） 軟件耦合
EDEM與 MBD（多體動力學） 進行耦合，可以仿真設備的動態力學響應，不僅可獲取固體散料對機械設備的真實載荷大小及其對設備性能產生的影響，同時可通過分析固體散料的力學響應，為機械設備作業質量評估提供依據。
Altair HyperWorks? 2019.1實現了Altair MotionSolve和EDEM之間的實時雙向耦合。
在EDEM中創建散料的模型，設定顆粒的形狀和質量等屬性，創建顆粒間的接觸。在MotionSolve創建系統的多體動力學模型，與EDEM共享相關的幾何。耦合仿真同時計算，每個時間步交換數據：MotionSolve計算設備部件的位置和速度，共享數據給EDEM，EDEM計算散料顆粒之間的接觸力，以及與設備部件之間的相互作用，共享各部件上的合力和力矩給MotionSolve。兩者耦合計算整個系統的運動狀態。
借助EDEM與MotionSolve的雙向耦合，可以分析挖掘機的鏟斗在不同操作工況下的載荷，評估挖掘深度、鏟斗裝載率、結構件載荷分布、動力系統匹配等。
2、與FEA（有限元分析）軟件耦合
EDEM可以與有限元分析軟件耦合，從而實現對施加在機器零件的載荷進行仿真分析，并將結果直接導出到所選的結構分析工具中。
展開 【仿真百科】有限元仿真分析軟件的定義和仿真案例
有限元分析軟件的優勢
有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）軟件可以幫助企業減少在產品或者流程的設計、優化或控制環節中，原型測試的原型數量和測試次數。對于企業和研究機構來說，有限元仿真分析帶來的不僅僅是成本的降低，更重要的是在激烈的市場競爭中贏得優勢，為研發投入帶來了更大的回報。正因如此，近年來，越來越多的企業將更多的研發資源投入到有限元分析中。
一旦建立了能夠準確預測真實物理參數的有限元分析模型，工程師們就可以借助它來加強對物理現象的理解和認識，以大幅改進產品或過程的設計和運行。在此基礎上，優化算法和自動控制的應用，可以進一步實現僅憑直覺完全無法達到的設計改進。目前的有限元分析軟件大多已包含自動控制功能，并將這些功能嵌入數學和數值模型中，而優化算法也通常包含在求解過程中，下文將會詳細介紹。
高保真模型的引入，可以幫助工程師們加深理解、激發靈感，帶來全新的設計和方案。正是因為這個原因，對于面臨著激烈競爭的企業來說，有限元分析是研發部門不可或缺的工具。近年來，有限元分析軟件的使用越來越廣泛，已經從大型企業以及工程師的培養機構，擴展到各行各業的中小型企業和涉及各個學科的研究型機構中。
深入解讀有限元分析軟件
基于數學模型表示的物理定律構成了有限元分析軟件的基礎。對于有限元分析來說，這些定律包括各項守恒定律、經典力學定律和電磁學定律。
通過使用有限元法（FEM）將數學模型離散化，可以得到相應的數值模型；隨后求解離散方程，并對結果進行分析，這就是有限元分析 這一術語的含義。
通過數學語言對物理定律在空間和時間進行表述，即產生了偏微分方程（PDE）。偏微分方程的解用因變量表示，如結構位移、速度場、溫度場和電勢場，等等。解是基于自變量 x、y、z 和 t 在空間和時間尺度上進行描述的。
展開 如何使用Abaqus有限元軟件進行電子產品防水性能研究
如何使用有限元軟件進行防水性能的研究，為產品設計提供指導呢？以往我們總是通過接觸壓力判斷是否滲水：如果接觸壓力大于滲水時的臨界壓力，則防水性能可靠，否則不可靠。這種方法很容易理解，但是結論通常是不可靠的。Abaqus提供了一種名為壓力滲透（Pressurepenetration）的方法，利用該方法可以進行防水性能研究。
深圳市有限元科技有限公司是Abaqus軟件的一級代理商，并代理國外其他多款cae軟件，有限元科技是以工程仿真軟件開發為核心，集cae咨詢、cae培訓、cae軟件研發與銷售為一體的高科技企業。公司秉承以最高質量的產品和最高質量的服務滿足客戶的各種需求的服務理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國超過500家企業提供cae分析服務。如需購買軟件或咨詢服務等請聯系在線客服，QQ：2039363860/4006046636。
我們通常所說的IP防護等級，IPXX，前一個數值代表防塵等級，后一個數值代表防水等級。下圖為防水等級說明。好的手機已經能夠做到防水等級7或者更高，放在1米水深30分鐘沒有水侵入。
圖1 防水等級說明
今天，有限元科技小編通過一個例子講述如何使用Abaqus有限元仿真分析軟件的壓力滲透來進行電子產品的防水性能研究，并通過結果說明以往的利用接觸壓力判斷是否滲水為什么不可靠。
模型如圖所示，模型中包含兩個分析步：
圖2分析模型
Step1：底部剛性平板固定，頂部剛性平板施加向下的位移模擬壓縮；
Step2：左側表面施加流體壓力，并定義壓力滲透模擬頂部接觸的防水性能。
由于模型中的接觸比較多，可以使用通用接觸進行定義，但是壓力滲透必須是基于接觸對定義的。
展開 
Flotherm有限元熱仿真分析軟件最新培訓！
應廣大用戶需求，有限元科技特開設Flotherm熱設計應用培訓課程，講師通過詳細的Flotherm軟件產品仿真實例來提高學員獨立解決實際問題的能力。在培訓過程中，注重學員與講師的現場交流互動，對于講師教授的內容有疑惑的地方，學員可現場提出，日常工作中遇到的問題也可以向講師現場咨詢，機會不可多得！支持在線聽課！聯系在線客服報名吧！
課程簡介
Flotherm是一款強大的應用于電子元器件以及系統熱設計的三維仿真軟件，可以實現從元器件級、PCB板和模塊級、系統整機級到環境級的熱分析。Flotherm軟件自1989年推出以來就一直居于市場領導地位（市場占有率高達70%以上）并引領該行業的技術發展。
Flotherm主要優點在于：操作簡便，使用者一般不需要經過專業培訓就可以很快入門；高效的運算能力，可以縮短電子產品的研發周期，減少研發成本；可靠的仿真結果已被眾多企業驗證并認可。
課程大綱
講師風采
深圳市有限元科技有限公司咨詢、培訓項目經理，江蘇大學熱能工程碩士。
近十年的企業有限元工程仿真分析經驗，專注于工程CAE仿真及熱設計，精通Flotherm、6sigmaET、Fluent等軟件的仿真分析。
展開 研究｜電動汽車兩擋自動變速器模態及振動響應仿真分析
下面將前六階振振型對比：
4 有限元仿真軟件一階振型 圖 5 傳動系統分析軟件一階振型
圖 6 有限元仿真軟件二階振型 圖 7 傳動系統分析軟件二階振型
8 有限元仿真軟件三階振型 圖 9 傳動系統分析軟件三階振型
圖10 有限元仿真軟件四階振型
圖 11 傳動系統分析軟件四階振型
圖12 有限元仿真軟件五階振型 圖13 傳動系統分析軟件五階振型
圖 14 有限元仿真軟件六階振型
圖 15 傳動系統分析軟件六階振型
結果顯示良好的一致性，充分說明傳動系統分析軟件建立變速器模型的可靠性，為接下來做仿真分析的準確度提供依據
展開 FEMTransfer_仿真分析有限元CAE模型轉換工具軟件
一、研發背景
FEMTransfer軟件（國家軟件著作權編號2015SR206700）是濟南快創智能科技有限公司從2013年開始開發，2015年形成初版代碼，2018年完成成熟穩定功能，現已投入各種實際工程項目使用中。本軟件的核心算法由畢業于哈爾濱工程大學船舶工程學院的張洪達先生完成，張洪達先生曾就職于中集海洋工程研究院、中國中車風電等單位，一直從事海洋結構物和風力發電機組的研發設計工作。
FEMTransfer軟件在航空航天、船舶與海洋工程、海上風電等專業有著重要作用，這些行業進行CAE仿真分析時對梁單元具有非常苛刻的要求，要求梁單元必須具有精準的朝向和偏移量。市面上的全部有限元模型轉換軟件都無法做到準確地保證梁單元的朝向和偏移量，只有本軟件專注于該方向，而且我公司技術人員自己也常年使用，通過該軟件可以同時將多款CAE仿真分析軟件的優勢都融合到一起，極大地提高工作效率。另外，FEMTransfer軟件是一款不依賴任何外部插件、完全國產自主知識產權的純底層算法類軟件，可以針對性地根據用戶反饋意見改進和定制開發新功能，打破國外CAE仿真技術壟斷。
展開 基于ABAQUS有限元軟件的雙軸連接結構仿真模型創建過程
傳統的仿真模型也多圍繞單軸加載來開展，并不能真實的模擬緊固件受多軸受力的狀態。本文基于ABAQUS有限元分析軟件，以搭接結構為例，建立了十字形連接結構的雙向拉伸仿真模型。
一、創建三維實體模型
1.創建工作目錄：在文件中選擇設置工作目錄，將工作目錄設置為F:\Biaxial_FEM，以方便后處理時能夠方便的查詢模型文件和結果文件。
圖1 設置工作目錄
2.創建Part：首先建立L形板件的模型，選擇創建部件，名稱改為P-2mm，模型空間選擇三維，類型選擇可變形，選擇實體-拉伸的方式，草圖的大致尺寸設為300。使用多段線繪制草圖，草圖尺寸如圖3所示，圓角處選擇添加約束，將X、Y兩方向的直線與圓弧設置相切關系。草圖創建好后，點鼠標中鍵確定，選擇拉伸厚度為2mm。創建好的模型如圖5所示。為了減少接觸對的設置，本文螺栓和螺母簡化為一體，以提高計算效率。
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