超算有限元分析系统SciFEA

超算有限元分析系统SciFEA—机械行业应用解决方案

1.行业计算模拟现状

       机械是一门古老而又崭新的学科领域。计算模拟已经深入到机械装备与制造的众多环节，很多方向数值模拟已替代了原型实验，从而节约了大量的时间和开发成本。现代机械装备与制造对数值模拟的要求体现在如下几个方面：对分析的精度要求越来越高；需要分析的对象越来越庞大和复杂（系统级分析）；对多物理场耦合分析例如流固耦合分析、热固耦合分析、电磁固体耦合分析的需求越来越多。

2.超算解决方案

       SciFEA软件提供的固体弹性、弹塑性、粘弹性模块、热固耦合模型、结构单元（杆、梁、板、壳）、弹簧单元、传热模块（稳态、瞬态）、点对单元、接触模块等，可以直接满足机械行业结构强度计算、刚度计算、热分析、热应力分析、模态分析等。

       针对流固耦合计算、电磁固体耦合分析等多物理场耦合问题。超算科技可以为根据用户需要的耦合进行计算软件定制分析，可以将固体计算模块、结构计算模块、流体计算模块、电磁计算模块集成在统一的计算环境中进行。

       SciFEA机械行业多物理场解决方案: 机械行业经常需要的疲劳、裂纹扩展、结构优化等方面的分析内容。超算科技可以为用户集成专门化的计算模块。

       针对用户分析精度的要求，超算科技提供用户定制化的并行计算模块开发和并行计算咨询服务。并行计算可以根据用户预算的情况提供基于机群的MPI并行和基于GPU的众核并行两种解决方案。

3.应用案例--压力容器热固耦合分析

       天津科技大学机械学院为分析纸浆干燥用压力容器热变形和应力分布情况采用北京超算科技有限公司自主研发的有限元分析系统—SciFEA有限元分析软件分别进行了二维、三维数值模拟计算。采用应用单位提出的压力容器新的几何构型，分析过程按照纸浆干燥工艺系统的考虑了不同工况下压力容器的热变形和应力分布。

内压下(工况一)总位移云图

内压下(工况一)轴向应力局部放大云图

温度边界下(工况二)构件温度场分布云图

温度边界下(工况二)构件环向应力分布云图

三维有限元计算分网图

总位移云图

船舶组合结构变形应力分析

某船舶制造企业为分析结构的变形、应力和稳定性，需要考虑各种对称结构、非对称结构、以及各种结构的组合。超算科技采用SciFEA软件对其中的结构进行了计算模拟，经甲方验证，计算结果和国外大型有限元软件变形应力结果几乎一致。

计算得到的组合结构的变形

相交板结构变形

4：携手计算开拓

   计算已经深入到机械工程方方面面，但现代科技对计算提出了更多的要求。比如微机电系统、仿生机械系统、微纳加工技术等。这些科技方向的发展不断要求我们提供更精细的计算手段，能从多物理场紧密耦合的角度进行计算分析，能考虑多个子系统的共同作用，能考虑物理场的强非线性特征等。超算科技将携手广大科技工作者、工程师面向机械加工与模拟共同开发复杂工程的数值模拟系统。