超算有限元分析系統SciFEA—機械行業應用解決方案

1、行業計算模拟現狀

機械是一門(mén)古老而又嶄新的學科領域。計算模拟已經深入到機械裝備與制造的衆多環節，很多方向數值模拟已替代了原型實驗，從而節約了大(dà)量的時間和開發成本。現代機械裝備與制造對數值模拟的要求體現在如(rú)下幾個方面：對分析的精度要求越來越高；需要分析的對象越來越龐大(dà)和複雜（系統級分析）；對多物理場耦合分析例如(rú)流固耦合分析、熱固耦合分析、電磁固體耦合分析的需求越來越多。

2:超算解決方案

SciFEA軟件提供的固體彈性、彈塑性、粘彈性模塊、熱固耦合模型、結構單元（杆、梁、闆、殼）、彈簧單元、傳熱模塊（穩态、瞬态）、點對單元、接觸模塊等，可以直接滿足機械行業結構強度計算、剛度計算、熱分析、熱應力分析、模态分析等。

針對流固耦合計算、電磁固體耦合分析等多物理場耦合問題。超算科技可以爲根據用戶需要的耦合進行計算軟件定制分析，可以将固體計算模塊、結構計算模塊、流體計算模塊、電磁計算模塊集成在統一的計算環境中進行。

機械行業經常需要的疲勞、裂紋擴展、結構優化等方面的分析内容。超算科技可以爲用戶集成專門(mén)化的計算模塊。

SciFEA機械行業多物理場解決方案

針對用戶分析精度的要求，超算科技提供用戶定制化的并行計算模塊開發和并行計算咨詢服務。并行計算可以根據用戶預算的情況提供基于機群的MPI并行和基于GPU的衆核并行兩種解決方案。

3、用案例

壓力容器熱固耦合分析

天津科技大(dà)學機械學院爲分析紙漿幹燥用壓力容器熱變形和應力分布情況采用上海商派雲起雲計算技術有限公司自主研發的有限元分析系統—SciFEA有限元分析軟件分别進行了二維、三維數值模拟計算。采用應用單位提出的壓力容器新的幾何構型，分析過程按照(zhào)紙漿幹燥工藝系統的考慮了不同工況下壓力容器的熱變形和應力分布。

内壓下(工況一)總位移雲圖VS内壓下(工況一)軸向應力局部放(fàng)大(dà)雲圖

溫度邊界下(工況二)構件溫度場分布雲圖VS溫度邊界下(工況二)構件環向應力分布雲圖

三維有限元計算分網圖VS總位移雲圖
 

船(chuán)舶組合結構變形應力分析

某船(chuán)舶制造企業爲分析結構的變形、應力和穩定性，需要考慮各種對稱結構、非對稱結構、以及各種結構的組合。超算科技采用SciFEA軟件對其中的結構進行了計算模拟，經甲方驗證，計算結果和國外大(dà)型有限元軟件變形應力結果幾乎一緻。

計算得(de)到的組合結構的變形VS相(xiàng)交闆結構變形

4、手計算開拓

計算已經深入到機械工程方方面面，但(dàn)現代科技對計算提出了更多的要求。比如(rú)微機電系統、仿生機械系統、微納加工技術等。這些科技方向的發展不斷要求我們提供更精細的計算手段，能從多物理場緊密耦合的角度進行計算分析，能考慮多個子系統的共同作用，能考慮物理場的強非線性特征等。超算科技将攜手廣大(dà)科技工作者、工程師面向機械加工與模拟共同開發複雜工程的數值模拟系統。