Simulation(COS MOS)当今世上最快的有限元分析软件

?.__傻小孑 · 发表于 2012-6-11 09:50:10

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solidworks Simulation是当今世上最快的有限元分析软件，这是否言过其实？美国SRAC公司在1993年推出COS MOS/FFE之后，所受的怀疑不亚于赞美。经过三年严格的考验，在1996年，SRAC公司在设计分析的市场上，终于如所预期的坐上销售冠军的宝座。
快速推出可信赖的高质量产品，已是产业界面临的挑战，为了适应新潮流，必须降低设计和制造的成本。因此缩短设计流程，减少错误设计是唯一可行的道路。但是如何达到此目标呢？在现代化的工业中，计算机辅助设计（CAD）,计算机辅助制造（CAM），已经减少了不少设计者的负担。而原本被视为设计和制造过程中的配角--计算机辅助工程（CAE），已经摆脱了以前可有可无的角色，变成设计过程中不可缺少的一环。为何CAE在角色上会有如此的转变呢？分析软件不仅仅可以减少建构实体模型的次数，在制造高质量产品的过程中，良好地运用分析软件必定可以缩短产品的开发时间和减少人员成本。时至今日，计算机辅助工程（CAE）在产业中肩负着五大使命：
（1）缩短设计所需的时间和降低设计成本。
（2）在精确的分析结果下制造出高质量的产品。
（3）能够快速的对设计变更作出反应。
（4）能充分的和CAD结合并对不同类型的问题进行分析。
（5）能够精确的预测出产品的性能。
SRAC公司的产品就是为了符合此五大使命而开发出来的。
Structurra1 Research and Analysis Corporation（简称SRAC）创建于1982年，是一个全力发展有限元分析软件的公司，公司成立的宗旨是为工程界提供一套高品质并且具有最新技术的有限元软件，而且这套软件必须价格低廉，能为大众所接受，在成立的同一年SRAC公司就发表了适用于主流计算机系统上的有限元分析软件。早在1985 年，SRAC公司就将焦点由主流计算机系统转移到微机上，同年在微机上运行的COS MOS/M就已上市，SRAC公司成为第一个专注于微机市场上的有限元分析软件公司。在1996年SRAC公司在FEA市场上作了三项预测，且将这三项预测作为未来的发展目标：
（1）随着微机技术的飞速发展，在微机上进行有限元分析将是必然趋势，SRAC公司将在微机上继续全面发展适合工程设计人员的有限元分析软件。
（2）在竞争日渐激烈的市场上，能够快速的满足市场需求成为企业生存的必要条件，"虚拟样机"成为企业在商海中制胜的法宝，而有限元分析也成为虚拟样机设计流程上不可缺少的一环。SRAC公司认为有限元分析市场将会持续蓬勃发展，而SRAC公司承诺提供给企业界高性价比的有限元分析软件，将快速有限元分析方法推广到企业中去。
（3）由于在微机上基于视窗平台的软件已成为潮流，流畅的使用者界面已是用户的基本要求， SRAC公司将把精力投注到Windows集成环境中，为用户提供无缝集成、高品质的有限元分析软件。
现今，以上内容已经成为有限元分析业界遵循的标准。1998年SRAC公司再次提出新的标准，已着手对有限元分析软件进行以Parasolid为几何核心，全新写起。以Windows视窗界面为平台，给使用者提供操作简便的友好界面，包含实体建构能力的前、后处理器的有限元分析软件-GEOSTAR。 GEOSTAR根据用户的需要可以单独存在，也可以与所有基于Windows平台的CAD软体达到无缝集成。
SRAC公司在1993 年发表了快速有限元算法（FFE）之后，广受瞩目，也备受争议。这主要是由于SRAC公司在有限元分析算法突破传统，大幅创新的缘故。在传统有限元分析的数值计算方法之中，有直接计算法（Direct Solver）与迭代法（Iterative）两种。由于在过去的经验中，迭代法一直无法直接而有效的保证数值计算的收敛性，因此，直接计算法在多数有限元素分析软件中，仍然是一种主流的计算方法。SRAC公司从1982年开始，公司的三位前苏联的物理与数学博士，致力于开发一种可以保证求解过程中能够收敛的迭代法，此收敛的迭代法确保提高解题速度，减少解题时间。这三位工程师锲而不舍地找寻迭代法在有限元素分析应用中造成发散的所有原因，并且在迭代法计算过程之中加入了严密的检查过程，终于在11年之后的1993年首度将保证收敛的迭代法--又称做快速有限元法导入COS MOS的产品之中。由于开发快速有限元法的过程中需要完全重写求解器部分的程序，因此，SRAC公司将传统的有限元分析求解器重新以C++语言开发。新的有限元分析软件对磁盘空间上的要求大幅降低，占用计算机系统的内存也大大减少，因此分析速度大幅加快，超越传统甚多。
快速有限元算法（FFE）是工程设计分析人员的分析利器。不管您有没有实际的分析经验，快速有限元算法中图形化的操作界面可使您直观地划分网格单元、定义边界载荷条件及快速地求解计算结果，您会发现其分析结果与理论结果十分相近，并且速度快似子弹，最近有一位应用快速有限元算法的工程师这么评说："快速有限元算法如此实用，你甚至连喝咖啡的时间都没有了…"。应用快速有限元算法的工程师们明显地体会到了缩短产品开发时概念设计与分析时间的快乐。快速有限元算法成为产品提早上市并降低成本风险的坚强后盾。SRAC公司的快速有限元算法（FFE）模块除了速度快之外，还会针对不同分析问题，自动选择正确的求解器来求解。另外它提供预警功能，在正式解题之前，快速有限元算法首先会检查待分析的模型是否完全定义，否则快速有限元算法将停止计算，使计算机不必浪费时间来做无谓的运算；并且在解题之前，快速有限元算法会自动评估您的磁盘空间，判断您的磁盘空间是否足够用来分析您的工程模型。在分析过程中，快速有限元算法亦会显示计算进度及计算时间，以方便您了解求解的进度。总之，从最近的测试表明，快速有限元算法（FFE）提升了传统算法50~100倍的解题速度，并降低磁盘储存空间，只需原来的5%就够了；更重要的是，它在微机上就可以解决复杂的分析问题，节省使用者在硬件上的投资。

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