有限元仿真技术的发展及其应用
有限元方法的发展及应用
有限元方法的发展及应用1 有限元法介绍1.1 有限元法定义有限元法（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它是起源于20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
有限元法的基本思想是将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
1.2 有限元法优缺点有限元方法是目前解决科学和工程问题最有效的数值方法，与其它数值方法相比，它具有适用于任意几何形状和边界条件、材料和几何非线性问题、容易编程、成熟的大型商用软件较多等优点。
（1）概念浅显，容易掌握，可以在不同理论层面上建立起对有限元法的理解，既可以通过非常直观的物理解释来理解，也可以建立基于严格的数学理论分析。
（2）有很强的适用性，应用范围极其广泛。
它不仅能成功地处理线性弹性力学问题、费均质材料、各向异性材料、非线性应立-应变关系、大变形问题、动力学问题已及复杂非线性边界条件等问题，而且随着其基本理论和方法的逐步完善和改进，能成功地用来求解如热传导、流体力学、电磁场等领域的各类线性、非线性问题。
他几乎适用于求解所有的连续介质和场问题，以至于目前开始向纳米量级的分子动力学渗透。
（3）有限元法采用矩阵形式表达，便于编制计算机软件。
这样，不仅可以充分利用高速计算机所提供的方便，使问题得以快速求解，而且可以使求解问题的方法规范化、软件商业化，为有限元法推广和应用奠定了良好的基础。
基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术研究
基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术研究近年来，随着科技的不断发展，计算机辅助技术在各个领域得到广泛应用，其中基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术也愈发受到重视。
本文将从有限元方法的概念、模拟仿真技术的基本步骤和在工程结构领域的应用等方面进行论述。
一、有限元方法的概念有限元方法是一种基于离散化的数值计算方法。
它将复杂结构分割成多个微小的单元，将微分或积分求解问题转换为求解一系列代数方程组的问题，从而得到数值解。
有限元方法的核心思想是“微元假设”，即在大范围内假定某个物理量（如位移、应变等）在微元内具有一定的分布规律，并得到一系列微分方程。
然后将所有微元的各个方程组合在一起，就可以得到整个物体的数学模型。
二、模拟仿真技术的基本步骤在进行基于有限元方法的工程结构模拟仿真之前，需要先了解模拟仿真技术的基本步骤。
一般来说，工程结构模拟仿真技术的基本步骤包括以下几点：1、确定仿真对象：首先需要确定待仿真对象，如建筑物、桥梁、汽车、飞机等。
2、进行建模：将待仿真对象建立成一个几何结构模型。
3、确定模拟参数：需要根据实际情况确定仿真参数，包括材料特性、载荷、边界条件等。
4、选择计算方法：根据需要选择相应的计算方法，如有限元法、有限差分法、边界元法等。
5、进行仿真计算：输入所选取的计算方法，进行仿真计算。
6、结果分析：对仿真结果进行分析、验证和优化，以达到理想的设计目标。
三、基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术在工程结构领域的应用基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术广泛应用于工程领域中的许多领域，比如航空航天、汽车制造、建筑工程和水利电力等。
1、航空航天领域：在航空航天领域中，基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术可以有效地预测航空器的结构应力、变形和模态特性等，提高飞行器的安全可靠性。
2、汽车制造领域：在汽车制造领域中，基于有限元方法的工程结构模拟仿真技术可以模拟汽车的碰撞、车身结构，从而确保汽车的安全性和稳定性。
汽车碰撞试验有限元仿真分析
汽车碰撞试验有限元仿真分析汽车安全一直是备受关注的话题，因为每年都有大量的交通事故发生，给人们的生命财产造成了巨大的损失。
因此，在汽车设计和制造的过程中，安全性是最重要的一项指标。
在产品研发和制造中，汽车碰撞试验是必不可少的环节。
这一试验的目的就是测试汽车在发生碰撞时的承载能力以及对乘客的保护程度。
最近，有限元仿真技术在汽车碰撞试验中的应用逐渐受到重视。
本文将介绍有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用及其相关的技术和方法。
一、有限元仿真技术的介绍有限元仿真技术是一种通过计算机模拟材料或结构在外力作用下所产生的形变、应力和力学响应的虚拟分析方法。
它通过将材料或结构分割成许多小的部分，并在每个部分上建立数学模型，最终得到整个材料或结构的形变、应力和响应等各项参数。
因为有限元分析模型的建立和计算流程完全由计算机自动完成，因此大大提高了计算速度和计算精度，可以极大地减小试验成本和试验周期。
二、有限元仿真在汽车碰撞试验中的应用汽车碰撞试验可以在实验室内模拟汽车在交通事故中所受到的外力，并进一步测试汽车所能承受的最大外力，以及车内乘客的安全性。
在过去的几十年中，汽车制造商通过不断的试验、验证和改进，已经使得汽车的安全性能得到了极大的提升。
但是，汽车碰撞试验仍然是一项非常复杂和昂贵的任务。
因此，在汽车设计和制造的过程中，有限元仿真技术已经成为了一种非常重要的辅助手段。
在汽车制造中存在许多的零部件和车身结构，它们的材料和结构必须得到验证。
通过有限元仿真技术，可以在计算机上建立这些零部件和车身结构的三维模型，并对其进行分析。
在仿真分析中，需要考虑的因素包括外力、材料特性、零部件和车身结构的形状和大小、以及不同零部件之间的接触情况等。
这些因素会影响汽车在发生碰撞时的变形、应力和响应能力，因此，在有限元仿真中，需要尽可能准确地考虑所有的因素。
三、有限元仿真在汽车碰撞试验中的技术和方法1.材料模型的建立有限元仿真中材料模型是一个非常关键的因素，因为材料的特性会直接影响汽车在发生碰撞时的响应能力。
有限元模拟技术在主体锻造工艺设计中的应用
有限元模拟技术在主体锻造工艺设计中的应用随着数字化技术的快速发展和现代工业的高度自动化，越来越多的制造企业采用计算机辅助设计和仿真技术来优化产品设计和生产工艺。
有限元模拟技术是一种广泛应用于材料力学问题和工艺仿真问题的高精度数值分析方法。
本文将介绍有限元模拟技术在主体锻造工艺设计中的应用。
一、有限元模拟技术基础有限元模拟技术是一种基于数值计算的工程仿真技术，用于解决各种连续介质的物理力学问题。
其主要思想是将整个分析区域划分成有限数量的小单元，每个小单元内的物理量被近似为常数，通过求解每个小单元的物理量，以达到对整体物理过程的分析和预测。
有限元模拟技术的应用范围十分广泛，如汽车、航空航天、电子等领域的产品设计和制造过程中，都是使用有限元模拟技术进行优化和预测。
二、主体锻造工艺设计中有限元模拟技术的应用主体锻造是指以锻造工艺为主要手段进行精密成形及加工。
在主体锻造工艺设计中，有限元模拟技术可以帮助工程师进行材料流动分析、变形仿真以及应力分布预测等，从而提高工厂的生产效率和降低制造成本。
1.材料流动分析在主体锻造过程中，材料流动状态对成品的形状和物理性能有着决定性作用。
有限元模拟技术可以对材料在压力和温度作用下的流动状态进行分析和预测，通过对材料的流动路径和速度的分析，设计师可以调整模具结构和加热方式，以便获得更优质的成品。
2.变形仿真主体锻造过程中，材料会受到外部压力和温度的作用，从而发生变形，这会直接影响到成品的精度和完整性。
有限元模拟技术可以帮助工程师对材料的变形进行仿真和分析，评估成品的形状、精度以及产生的缺陷类型和程度，以优化模具的形状和加热方式。
3.应力分布预测主体锻造过程中，材料在受到外部压力和温度作用时，会产生各种形式的应力，这会直接影响到成品的物理力学性能和耐久性。
有限元模拟技术可以帮助工程师对应力分布进行预测和分析，评估成品的可靠性和耐用性，并对模具结构和加热方式进行设计和改进。
三、总结随着数字化技术和自动化技术的不断发展，主体锻造工艺设计中的有限元模拟技术将得到更广泛的应用。
有限元仿真技术在机械设计课程中的应用
有限元仿真技术在机械设计课程中的应用随着科技的不断进步，有限元仿真技术在机械设计领域中的应用越来越广泛。
在机械设计课程中，学生们通过学习和应用有限元仿真技术，能够更好地理解和掌握机械设计的原理和方法。
本文将探讨有限元仿真技术在机械设计课程中的应用，并介绍其优势和局限性。
有限元仿真技术是一种基于数值计算的方法，通过将复杂的结构分割成有限数量的小单元，然后对每个小单元进行力学分析，最终得到整个结构的力学行为。
在机械设计课程中，有限元仿真技术可以帮助学生们进行结构的强度分析、振动分析、热传导分析等，从而评估和改进设计方案。
有限元仿真技术在机械设计课程中的应用可以提供更加准确和全面的分析结果。
传统的机械设计方法通常基于经验和试错，而有限元仿真技术可以通过数值计算得到更加精确的结果。
学生们可以通过仿真软件对不同设计方案进行分析，评估其强度、刚度、疲劳寿命等性能指标，从而选择最优的设计方案。
有限元仿真技术可以帮助学生们更好地理解机械设计原理和方法。
通过进行仿真分析，学生们可以观察和分析结构在不同载荷下的变形和应力分布情况，深入理解力学原理。
同时，仿真软件通常提供可视化的结果展示，学生们可以通过动画和图表直观地了解结构的行为，加深对机械设计的理解。
有限元仿真技术还可以提高学生们的解决问题的能力和创新思维。
在机械设计课程中，学生们需要面对各种复杂的设计问题，如结构优化、材料选择等。
通过应用有限元仿真技术，学生们可以快速建立模型、进行分析和优化，提高解决问题的效率和准确性。
同时，仿真技术也可以激发学生们的创新思维，鼓励他们提出新颖的设计方案和解决方法。
然而，有限元仿真技术在机械设计课程中也存在一些局限性。
首先，仿真结果的准确性受到多个因素的影响，如模型的精度、材料参数的准确性等。
学生们在进行仿真分析时需要注意这些因素，以保证结果的可靠性。
其次，有限元仿真技术需要一定的计算资源和时间，对计算机性能要求较高。
学生们在进行仿真分析时需要考虑计算资源的限制，合理安排仿真任务。
机械工程中的有限元分析与仿真技术研究
机械工程中的有限元分析与仿真技术研究引言：机械工程是一门涉及机械设计、制造和运用的学科，其发展离不开结构分析技术。
有限元分析与仿真技术作为一种重要的计算方法，在机械工程中得到了广泛的应用和研究。
本文将从有限元分析的原理、应用领域、优缺点以及未来发展等方面进行探讨。
一、有限元分析的原理有限元分析是一种数值计算方法，通过将连续的结构或材料分割成有限数量的单元，然后利用计算机进行求解，以得到结构的力学响应和变形情况。
其原理基于力学运动方程和边界条件，可以有效地描述复杂结构在外界荷载作用下的行为。
二、有限元分析的应用领域有限元分析在机械工程中有着广泛的应用。
首先，它可以用于结构的强度分析和优化设计。
通过有限元分析，工程师可以评估结构在不同载荷条件下的受力情况，找出局部应力集中的位置，并提出合理的改进措施。
其次，有限元分析也可以用于热传导和热应力分析。
例如，在汽车发动机的设计中，工程师可以通过有限元分析来预测引擎零部件在高温环境下的热应力情况，以确保引擎的可靠运行。
此外，有限元分析还可应用于流体力学、振动与动力学分析等领域。
三、有限元分析的优缺点在应用中，有限元分析具有一些优点。
首先，它可以模拟复杂结构和材料的行为，对不规则形状和非均匀材料的分析具有较好的适应性。
其次，有限元分析能够提供详细的应力和变形分布，帮助工程师进行结构优化。
此外，有限元分析还可以减少实验测试的工作量和成本，节约时间。
然而，有限元分析也存在一些缺点。
例如，它基于一系列假设和简化，可能引入一定的误差。
此外，对于某些特殊问题，如非线性、动态分析等，有限元分析的计算复杂性较高。
四、有限元分析的未来发展随着计算机技术的飞速发展，有限元分析在机械工程中的应用将会更加广泛深入。
首先，随着计算机硬件性能的提升，有限元分析的计算速度将大大加快，使得更复杂的问题可以得到快速准确的解决。
其次，有限元分析将会更加智能化，能够自动化地进行模型的网格划分和参数优化，提高工程师的工作效率。
基于有限元分析的结构优化设计与仿真
基于有限元分析的结构优化设计与仿真结构优化设计与仿真是一种基于有限元分析的有效方法，可以通过对结构进行细致的分析和优化，以实现结构的最佳性能。
本文将介绍有限元分析的基本原理、结构优化设计的基本方法以及仿真技术的应用，并分析其在工程实践中的重要性和优势。
有限元分析是一种将复杂结构离散成有限个单元并对其进行数值计算的方法。
它通过代数方程和微分方程来描述结构内各个单元的受力和变形关系，从而实现对结构的分析和仿真。
有限元分析的核心思想是将结构离散为多个小单元，每个小单元内的力学行为可以通过经典的力学理论进行描述。
通过对每个小单元进行计算，并将其相互联系起来，就可以得到整个结构的应力、变形和刚度等参数。
在结构优化设计中，有限元分析扮演着重要的角色。
通过对已有结构的有限元模型进行分析，可以了解结构的强度、刚度、稳定性等基本性能，并且可以得到结构各个局部区域的应力和变形分布情况。
基于这些分析结果，可以进行结构的优化设计，以改善结构的性能。
最常见的结构优化目标包括减小结构的重量、提高结构的强度和刚度等。
结构优化设计的方法有很多种，其中最常见的包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。
拓扑优化是通过改变结构的拓扑形态来优化结构的性能。
它可以通过添加、删除或重新分配材料来改变结构的拓扑形态，以实现给定的设计目标。
形状优化是通过改变结构的几何形状来优化结构的性能。
它可以通过调整结构的外形参数，如曲率、厚度等，来改善结构的性能。
尺寸优化是通过改变结构的尺寸参数来优化结构的性能。
它可以通过调整结构的尺寸参数，如长度、宽度等，来改善结构的性能。
仿真技术在结构优化设计中也有着重要的应用。
通过将已有结构的有限元模型与仿真软件相结合，可以实现对结构性能的精确预测。
仿真技术可以通过设定结构的边界条件和约束条件，对结构进行不同工况下的响应分析，以评估结构在不同工况下的性能和稳定性。
同时，仿真技术还可以通过敏感性分析，确定结构的设计参数对性能的影响程度，以指导优化设计的方向。
有限元仿真技术的发展及其应用
天 、汽 车 、土 木 建 筑 、电 子 电 器 、国 防 军 工 、船 舶 、铁道 、石 化 、能 源 、科 学 研究 等 各个 领 域正 在
发挥着 重 要 的作， ，主要 表现 在 以下 个 方 面 ：增 丰 Ｊ Ｌ
大 的 Ｃ Ｅ软 件应 用 广 泛 ，为 实 际 程 中 解 决 复 杂 Ａ 的理 论 计算 提供 常 有力 的工 具 。但 是 ，各种 软 ｒ非 件 均 有各 自的优 势 ，其 应用 领域 也 不尽 相 同 。本 文
维普资讯
莱钢 科 技
２０ ０ ８年 ４月
有 限 元 仿 真 技 术 的 发 展 及 其 应 用
许荣 昌 孙会 朝
（ 技术研发 中心）
摘
要 ：介 绍 了 目前 常用 的 大型有 限 元分 析软 件 的现 状 与发展 ，对 其各 自的优 势进 行 了分析 ，许 多 知名公 司和研 究 机构 研发 新产 品和新 技术 的重要 工 具 。在航 空 业 ＭＳ ． ａｔ ｎ软 件被 美 Ｃ Ｎ ｓａ ｒ 国联 邦 航 空 管 理 局 （ Ａ Ｆ Ａ） 认 证 为 领 取 飞 行 器 适
Ｉ ３
高级 Ｉ程师 。主要从 事钢 铁 ： Ｉ艺技 术研 究工
有 限元软 件 在 冶金 生产过 程 中的主要 应 用领 域及 其 发展 趋 势 ，对仿 真 技 术在 莱钢 的 应 用进 行 了展 望 。 关键 词 ：有 限 元仿 真 冶金 生产 发展 趋 势
０ 前 言
自主仓 新 ，方法 先行 ，创新 方法 是 自主创 新 的 根本 之源 ，同时 ，随 着 市场竞 争 的 日益 激烈 ，冶金 企业 的产 品设 计 、工 艺优 化也 由经验 试 错 型 向精 益 研发 方 向发展 ，而有 限元 仿 真技 术正 是 这种 重要 的 创新 方法 。 近 年 来 随 着 计 算 机 运 行 速 度 的不 断 提
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2 仿真模拟技术在冶金生产中的应用
计算机模拟与仿真技术在国内外冶金行业已经 广泛应用, 并取得了显著的效果, 冶炼、精炼、连 铸、轧制过程的流场、温度场、应力场以及金属组 织性能的预测与控制, 钢铁制造过程的成分与板形 精确控制、工艺技术优化、新产品开发的预先模拟 试验, 结晶器设计、烧结配料优化、焦化过程优化 与产品性能预测、高炉炉壳变形诊断、高炉内部仿 真、转炉 内腔优化、精 炼过程控制、轧制过 程仿 真、产品质量预报等都需要模拟与仿真。它不但可 以节约新产品、工艺开发时间和费用, 提高试验成 功率, 而且, 容易形成企业自主知识产权的工艺与 产品, 从国内外钢铁企业的发展来看, 企业的核心 技术大部分来自于计算机模拟与仿真技术以及数据 积累而形成的精确控制模型。 2 1 高炉过程有限元仿真
炼钢过程中夹杂物的行为比较复杂, 影响因素 如脱氧工艺、渣的成分、气 氛以及容器内 的流动 等。传统实验比较困难, 通过模拟仿真研究气泡行 为、气泡与夹杂物碰撞、本体流动对夹杂物行为影 响对精炼钢包 (包括抽真空 ) 、连铸中间包和结晶 器内夹杂物行 为进行研究, 需要模拟的主 要问题 为: 气泡的尺寸、数量、运动与夹杂物行为之间的 定量关系, 为夹杂物有效控制提供依据。 2 3 成型过程的有限元模拟仿真
从而预测缩孔、缩松、热裂、冷裂等缺陷出现的可能 性及位置, 为优化连铸工艺提供科学依据, 图 5所示 为炼钢连铸系统有限元仿真应用领域。
图 5 炼钢 连铸系统有限元仿真应用领域。
目前, 随着冶金技术的发展, 对 RH 过程与钢 水中夹杂物的仿真与模拟的研究显得更为重要。
RH 的主要精炼功能为脱碳、脱气、升温、均 匀钢水温度和成分、脱硫和去夹杂等, 是一个伴随 复杂的物理、化学过程, 如循环流动、气泡运动、 混合、燃烧、渣金反应、脱碳、脱氮等等, 通过模 拟仿真, 研究吹 氩方式 ( 吹氩 量、喷咀个 数及分 布 ) 、浸渍管操作参数 ( 内径、浸渍深度、几何形 状 ) 、真空槽和钢包中的熔池深度、抽气速率 ( 真 空度 ) 、吹氧顶枪等对 RH 精炼过程中钢液环流特 性的影响, 寻求影响 RH 精炼装置中循环流量的主 要因素及内在的定量关系, 以及在不增加生产成本 的前提下, 能有效提高钢水处理能力的技术措施, 提高 RH 精炼过程钢液混合特性, 提高 RH 精炼脱 碳速率, RH 精炼全过程工艺参 数优化, RH 精炼 装置内夹杂物行为及去除效果等。
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许荣昌, 等: 有限元仿真技术的发展及其应用
第 4期 (总第 134期 )
航证指定的唯一验证软件。在中国, M SC Softw are 公司的产品通过了全国锅炉压力容器标准化技术委 员 会 的 严 格 考 核 认 证, 作 为 与 分 析 设 计 标 准 JB4732 - 95 相 适 应 的 分 析 软 件。在 船 舶 行 业 M SC N astran是中国船级社指定的船舶分析验证软 件, 包括美 国船级社 ABS、英国 劳氏船级 社 LR、 日本船级 社 NK、挪威船 级社 DNV、韩国船 级社 KR、法国船级社 BV、德国劳氏船级社 GL、中国船 级社 CCS等 8家国际船级社协会的成员采用 Nas tran软件作为船舶分析的验证软件。M SC M arc作 为世界上第一个非线性有限元软件, 具有如下一些 特色: 多种物理场的分析能力; 复合场的耦合分析能 力; 强大的非线性分析能力; 先进的接触分析功能; 并行计算功能; 丰富的单元库; 开放的用户环境; 强 大的网格自适应功先行, 创新方法是自主创新的 根本之源, 同时, 随着市场竞争的日益激烈, 冶金 企业的产品设计、工艺优化也由经验试错型向精益 研发方向发展, 而有限元仿真技术正是这种重要的 创新方法。近年来随 着计算机运行 速度的不断提 高, 有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越 广泛的应用, 比如, 有限元分 析在冶金、航空航 天、汽车、土木建 筑、电子 电器、国防军 工、船 舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域正在 发挥着重要的作用, 主要表现在以下几个方面: 增 加产品和工程的可靠性; 在产品的设计阶段发现潜 在的问题; 经过分析计算, 采用优化设计方案, 降 低原材 料成本; 缩短 产品研发时间; 模拟试验方 案, 减少试验次数, 从而减少试验成本。与传统设 计相比, 利用仿真技术, 可以变经验设计为科学设 计、变实测手段为仿真手段、变规范标准为分析标 准、变传统分析技术 为现代的计算 机仿真分析技 术, 从而提高产品质量、缩短新产品开发周期、降 低产品整体成本、增强产品系统可靠性, 也就是增 强创新能力、应变能力和竞争力 (如图 1、 2) 。
对高炉数学模型也比较重视, 但开发和实际应 用的多是一些局部模型, 如炉顶布料模型、高炉块状 带炉料运动模型、炉内煤气流运 动模型、软 熔带模 型、高炉炉缸模型、风口回旋区模型, 而全高炉的综 合数学模型的研究比较复杂, 见图 3, 成果较少见诸 于文献资料。目前, 数字化高炉 的研发工作已经 引起国内外主要大型钢铁公司的高度重视, 并且仿 真目标已经延伸到焦化、配料、烧结、热风炉以及非 高炉炼铁技术, 炼铁系统有限元仿真的应用如图 4。
6) 高炉炉顶煤气循环利用对高炉操作的影响 及其对降低环境负荷的功效;
7) 高炉使用热压含碳球团及低温炼铁操作的 数学模拟。 2 2 炼钢与连铸过程有限元模拟仿真
对于高温冶金过程, 数学物理模拟研究方法是 被公认为获取过程信息、优化过程和操作及开发新 工艺新产品的重要手段。仿真技术在炼钢连铸过程 应用最为普遍, 包括转炉全自动炼钢、精炼过程、结 晶器设计、中间包流场优化、水口流场优化、洁净钢 夹杂物去除、连铸轻压下 模拟、连铸 坯凝固过程仿 真、连铸二冷配水优化、连铸轿直过程仿真等, 取得 了显著的经济效益与使用效果。比如对连铸系统的 温度场及应力场进行耦合数值模拟, 包括相变效应、 高温下的塑性蠕变、热物理性质的非线性、凝固金属 与铸型之间的接触影响等等, 可以了解凝固的动态 过程, 较真实地反映系统温度和热应力的发展过程,
应力控制是金属成型过程的关键, 应力按形成 原因分有热应力、相变应力、收缩 应力 ( 机械阻 碍应力 ), 按作用时间长短分为临时应力和残余应 力。其中残余应力对轧件的变形和质量影响很大, 是研究和控制的主体。残余应力按种类又分为热应 力型残余应力、相变应力型 残余应力、收 缩应力 ( 机械阻碍应力 ) 型残余应力, 所以, 传统实验方
图 1 传统创新产品 (工艺优化 ) 设计过程为大循环
作者简介: 许荣昌 ( 1971- ), 男, 1994年毕业于武汉钢铁 学院钢 铁冶金专业, 博士, 高 级工程 师。主要 从事钢 铁工 艺技 术研究 工 作。
图 2 现代 CA E创新产品 (工艺优化 ) 设计过程为小循环
1 主要有限元分析软件简介
M SC So ftw are公司创建于 1963年, 总部设在 美国 洛杉 矶, M SC M arc 是 M SC Softw are 公 司 于 1999年收购的 MARC 公司的产品。MARC 公司始 创于 1967年, 是全球首家非线性有限元软件公司。 经过三十余年的发展, MARC软件得到学术界和工 业界的大力推崇和广泛应用, 建立了它在全球非线 性有限元软件行业的领导者地位。随着 M arc软件 功能的不断扩展, 软件的应用领域也从开发初期的 核电行业迅速扩展到航空、航天、汽车、造船、铁 道、石油化工、能源、电子元件、机械制造、材料 工程、土木建筑、医疗器材、冶金工艺和家用电器 等, 成为许多知名公司和研究机构研发新产品和新 技术的重要工具。在航空业 M SC N astran软件被美 国联邦航空管理局 ( FAA ) 认证为领取飞 行器适
1) 不同布料方式对高炉操作的影响, 确定合 理布料制度;
2) 高风温对高炉操作的影响, 并提出相应的 防范措施, 确定合理风温;
3) 富氧率的增加对高炉操作的影响及相应的 调节手段, 确定合理富氧率;
4) 喷煤量的增加对高炉操作的影响及相应的 调节手段, 确定合理喷煤比;
5) 高炉喷吹含氢物质 ( 塑料、天然气和焦炉 煤气 ) 富氢还原操作对高炉操作的影响;
莱钢科技
2008年 4月
有限元仿真技术的发展及其应用
许荣昌 孙会朝 (技术研发中心 )
摘 要: 介绍了目前常用的大型有限元分析软件的现状与发展, 对其各自的优势进行了分析, 简述了 有限元软件在冶金生产过程中的主要应用领域及其发展趋势, 对仿真技术在莱钢的应用进行了展望。
关键词: 有限元仿真 冶金生产 发展趋势
ANSYS公司成立于 1970年, 总部位于美国宾 西法尼亚州的匹兹堡, 是世界 CAE 行业最著名的 公司之一, 拥有多个在各专业领域提供专业解决方 案的子公司 ( 比如, 致力 于参数优化设计的法国 CADO E 子 公司 、致 力 于 工 程 咨 询 和 流 体前 后 处 理 软件开发的美国 IECM 子公司、致力于流体专业分 析的英国和 加拿大 CFX 产 品分部等 ) , 是公认的 CAE 行业具实力的公司, 专门致力于 CAE 分析仿 真软件的开发及分析咨询服务。全球 10 000多家 正式商业用户 ( 总装机超过 80 000台套 )。 ANSYS 用户涵盖了 航空航 天、汽 车、铁 道、军工、核技 术、造船、电子、能源、石油化工、一般工业、土 木建筑、地矿、水利、生物医学、日用家电、教学 科研等各个领域, ANSYS 是这些领域进行国际国 内分析设计、技术交流的主要分析平台。