西門子Femap工業(yè)軟件

一、Femap綜述

Femap 是一種先進的工程仿真軟件程序，用以創(chuàng)建復(fù)雜工程產(chǎn)品和系統(tǒng)的有限元分析模型，并顯示解決方案的結(jié)果。事實上， Femap 能夠創(chuàng)建部件、裝配件或系統(tǒng)模型，并確定某一給定操作系統(tǒng)的行為反應(yīng)。

您可以利用 Femap 的數(shù)字化仿真功能：預(yù)測產(chǎn)品性能和可靠性，并加以改進。
減少勞民傷財?shù)膶嵨镌椭谱骱蜏y試
評估不同的設(shè)計和物料
優(yōu)化設(shè)計和減少物料消耗

獨立于 CAD
Femap 是一套獨立于 CAD 系統(tǒng)的程序，可存取來源于所有主流 CAD 系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)，包括 CATIA ， Pro/Engineer ， NX ， Solid Edge ， SolidWorks 以及 AutoCAD 。一旦圖形導(dǎo)入，您就可以準備模型進行分析，利用圖形定位器識別和顯示潛在的故障個體，比如裂片，然后利用圖形清理工具將它們移除或禁用。 Femap 還提供了很多創(chuàng)建和修改圖形的功能，這樣就可以在創(chuàng)建有限元模型時對模型做一些必要的變更。

有限元建模
完整的有限元模型以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均可通過 Femap 揭示出來，您可以直接查看、創(chuàng)建或修改個體。創(chuàng)建和設(shè)置有限元模型時， Femap 的分組、分層以及可視化工具可幫助您管理模型顯示視圖。Femap 還有專用于幫助您完成建模任務(wù)的功能，包括：

薄壁結(jié)構(gòu)的中面提取，以幫助您創(chuàng)建更高效、更精確的殼體模型
焊接件建模將不連續(xù)的固體焊接零件連接為一個連續(xù)的模型
數(shù)據(jù)表面允許您根據(jù)先前多種物理學(xué)應(yīng)用程序的分析結(jié)果，創(chuàng)建復(fù)雜的負荷條件

有限元網(wǎng)格劃分
Femap 的三維立體網(wǎng)格生成器和平面網(wǎng)格生成器用以生成高質(zhì)量的網(wǎng)格，提供正確定形的元件以確保結(jié)果的精確性。 Femap 使您能夠完全掌控所有的網(wǎng)格生成參數(shù)，包括：網(wǎng)格尺寸測定、微小部分的網(wǎng)格劃分、生長系數(shù)以及短邊壓縮等。若有復(fù)雜圖形，則經(jīng)常需要修改那些對精度有更高要求的區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格。在這種情況下，您可以利用 Femap 的 Meshing Toolbox 與計算機進行交互，通過這種方式修改基礎(chǔ)圖形的網(wǎng)格尺寸測定參數(shù)，并自動查看網(wǎng)格更新。您還可以在修改網(wǎng)格的同時，即時查看元件質(zhì)量反饋，以確保創(chuàng)建高質(zhì)量的有限元模型。

裝配建模
帶有 NX Nastran 的 Femap 支持裝配建模，包括自動接觸探測以確定更初的接觸部件。接觸區(qū)域可簡單設(shè)置為接觸（有摩擦或沒有摩擦）或粘連。由 NX Nastran 完成的接觸計算是迭代式計算，并在解算過程中保持更新，其中考慮了在更終結(jié)果中表示真實接觸條件的變形變更。同時還支持其它類型的部件裝配建模工具，包括點焊、扣件元件、以及帶有可選預(yù)負荷的螺栓接合點。

梁建模
除立體和殼體元件模型之外， Femap 還支持梁建模和網(wǎng)格劃分。若遇到由細長部件構(gòu)成的模型（若采用立體網(wǎng)格劃分方法創(chuàng)建這種模型，那么創(chuàng)建的模型可能很大且難以使用），則可采用這種技術(shù)利用一維元件和相關(guān)的屬性來表示這種模型。

對于梁建模來說，模型的可視化尤為關(guān)鍵。有了 Femap ，就可以將這些元件作為立體部件進行查看，還可查看偏移量。 Femap 有一個截面屬性編輯器，其中包含有標準橫截面形狀庫，這也是 Femap 的一個特征。您還可以定義自己的截面，內(nèi)置的截面屬性計算器會自動確定所需的屬性。同時， Femap 還有完整的梁可視化和結(jié)果顯示選項，包括切變和彎曲力矩圖。

復(fù)合材料建模
近年來，復(fù)合材料在設(shè)計中使用得越來越多， Femap 可幫助您為復(fù)合結(jié)構(gòu)建模，并對結(jié)果進行后處理。您可以利用 Femap 的層壓制件編輯器和瀏覽器實現(xiàn)與計算機的交互，在創(chuàng)建和修改層壓制件中的板層時，更新層壓制件的屬性。

您還可以利用 Femap 的總復(fù)合層特征，對復(fù)合層壓制件結(jié)果進行后處理。通過 Femap 的總復(fù)合層特征，可以查看整個結(jié)構(gòu)模型中連續(xù)板層的結(jié)果。

全面支持多種解算器
Femap 全面支持多種解算器，包括市場上所有主流商業(yè)解算器的預(yù)處理和后處理，包括 NX Nastran ， Ansys ， LS-DYNA ， Abaqus 以及 TMG 。利用 Femap 全面的建模和分析支持，您可以充分利用這些解算器的先進分析功能，尤其是動態(tài)分析、幾何分析以及材料非線性分析、熱傳遞分析和液體流量分析。

后處理
大量的可視化功能有助于您查看和解釋結(jié)果，以便快速地了解模型的性能。您可以找到查看和解釋輸出數(shù)據(jù)所需的任何信息，包括：

輪廓和標準圖
變形形狀動畫
動態(tài)切割平面和等值面
完整的輸出選擇
XY 圖
自由體圖和格點力平衡輸出
時域和頻域動畫
通過 Data Table 框，您可以訪問完整的結(jié)果數(shù)據(jù)，以收集、整理和控制可視數(shù)據(jù)的數(shù)量和種類，編制分析報告。

可擴展的仿真解決方案
Velocity Series CAE 產(chǎn)品為設(shè)計工程師提供了可擴展的解決方案，包括嵌裝入 CAD 系統(tǒng)的 Solid Edge Simulation 程序和為 CAE 分析員提供的帶有 NX Nastran 的 Femap 。

帶有 NX Nastran 的 Femap 系列產(chǎn)品本身就具有可擴展功能，從基本模塊中的通用仿真功能，到附加模塊中一些更為優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用程序，包括動態(tài)仿真、更優(yōu)化仿真、優(yōu)質(zhì)非線性仿真、轉(zhuǎn)子動力仿真、熱傳遞仿真以及液體流量仿真等。

客戶化
Femap 具有開放式的用戶化功能，通過 OLE/COM 面向?qū)ο蟮?Application Programming Interface (API) （應(yīng)用程序編程界面），利用非專利性標準編程語言，您可以全面訪問 Femap 的所有功能。通過用戶界面中的開發(fā)環(huán)境即可訪問 API ，在這里，您可以進行自定義程序開發(fā)，實現(xiàn)工作流程和工藝流程的自動化，并可實現(xiàn)與第三方程序（比如 Microsoft? Word 和 Excel ）的交互和數(shù)據(jù)交換。

可用性
Femap 是 Windows? 自帶的一種直觀應(yīng)用程序。 Femap 支持多種制圖窗口和專用的窗格，比如 Model Info Tree 和 Data Table ，可全面訪問有限元模型和結(jié)果數(shù)據(jù)，并幫助推進高效的工作流程。您可以按照自己的要求修改界面的外觀，包括重新布置窗格的位置、修改功能的顯示水平以及完整的工具欄和圖標自定義。

二、Femap 版本 11.3

Femap 11.3 提供了許多預(yù)處理增強功能，包括更好地控制視圖旋轉(zhuǎn)和縮放，改進了梁建模，并通過新增繪制/擦除功能和滾動查看模式改進模型可視化。 經(jīng)過增強的連接管理器讓用戶更直接地定義和建立連接。 Femap 11.3 中提供的網(wǎng)格劃分增強功能包括：新的更大四方體選項更大限度減少三角形創(chuàng)建；更為簡化的有限元網(wǎng)格細化和平滑流程。 此外，解算器集成、后處理以及其他許多方面也得到改進。

模型可視化控制
Femap 11.3 新增了一個繪制/擦除工具欄，用于輕松控制屏幕上繪制或擦除的實體，實現(xiàn)更全面的模型查看控制。 利用新的滾動查看模式，您可以在模型內(nèi)部移動，從模型內(nèi)部查看，大大簡化了模型檢查和結(jié)果復(fù)查。

直接連接管理器
連接管理器的功能得到增強，讓用戶可通過直接編輯、排序和篩選更直接地定義和建立連接。 與元素面選取和繪制/擦除工具欄結(jié)合使用，用戶可以更輕松地在 FE 實體上建立連接，而且所需的鼠標點擊次數(shù)大幅減少。

交互式網(wǎng)格細分
利用全新的網(wǎng)格細化功能，您現(xiàn)在可以采用交互方式細化特定區(qū)域中的現(xiàn)有有限元網(wǎng)格，從而實現(xiàn)更好捕捉應(yīng)力聚集等許多益處。 借助這種簡化的工作流程，您只需選擇幾個元素，即可立即看到網(wǎng)格細化至四個或九個元素（取決于原始元素）。

更大四邊形網(wǎng)格劃分
新增了一個更大四邊形選項，用于在指定的允許元素寬高比內(nèi)更大限度減少殼網(wǎng)格中產(chǎn)生的三角形數(shù)量。 通過修改寬高比和網(wǎng)格大小，您可以得到所有四方形網(wǎng)格，實現(xiàn)幾何體拓撲。更大四邊形也可以與四邊形圖層和元素增長等其他網(wǎng)格劃分工具結(jié)合使用，得到有吸引力和準確的四邊形主導(dǎo)網(wǎng)格。

箭頭圖
Femap 11.3 重新設(shè)計了輪廓箭頭圖的生成。 其中包括自動矢量選擇：如果您選擇矢量的特定力輸出，F(xiàn)emap 將自動獲取箭頭的相應(yīng)分量。 此外，還可以直接將輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到其他坐標系，而且所需設(shè)置很少。

三、Femap with NX Nastran

通過交互方式，支持大量功能
Femap - NX Nastran Features Image 1基本模塊中的功能包括線性和靜態(tài)分析、自然模態(tài)分析、屈曲分析、基本非線性分析以及熱傳遞分析。此外， Femap 的 NX Nastran 還包括附加的動態(tài)分析選項 — 包括瞬變 / 動態(tài)分析、頻率 / 諧波響應(yīng)分析、響應(yīng)頻譜、隨機響應(yīng) DDAM （動態(tài)設(shè)計分析方法） -- 以及優(yōu)質(zhì)非線性分析、氣動彈性分析、超單元分析、更優(yōu)化分析、轉(zhuǎn)子動力分析以及 DMAP （直接矩陣提取編程）等。

Femap - NX Nastran Features Image 2產(chǎn)品配置為基本模塊提供了很多功能，并實現(xiàn)了極好的靈活性和可擴展性，可擴展至更優(yōu)質(zhì)的分析類別，能夠處理更為棘手的工程問題。

四、Femap 熱解算器

Femap Thermal Solver 為Femap環(huán)境添加了更先進的熱分析解決方案，并為復(fù)雜的熱工程問題提供快速、精確的解決方案。利用基于有限元網(wǎng)格和有限體素的數(shù)字技術(shù)，F(xiàn)emap Thermal Solver使非線性和瞬變熱傳導(dǎo)流程的建模變得無比簡單，包括傳導(dǎo)、輻射以及相變。先進的解算器技術(shù)極為可靠，而出色的解算速度即使是遇到更具挑戰(zhàn)性的問題也不在話下。有了Femap，您就可以快速而高效地完成精確的熱分析，進而提供工程意見，加快周轉(zhuǎn)速度，使企業(yè)能夠在當今快速的開發(fā)周期條件下立于不敗之地。

五、Femap 優(yōu)質(zhì)熱解算器

Femap 優(yōu)質(zhì)熱解算器在 Femap 熱解算器軟件包的基礎(chǔ)上增加了多項優(yōu)質(zhì)熱學(xué)建模和仿真功能，包括流體導(dǎo)管建模、耦合對流和流體分析。

Femap Advanced Thermal Solver為Femap Thermal Solver程序包添加了更多優(yōu)質(zhì)熱建模和仿真功能，包括1D流體網(wǎng)絡(luò)建模以及自由對流和強制對流。一整套熱建模工具使用戶可以定義更多優(yōu)質(zhì)的和復(fù)雜的熱仿真，比如輻射建模和航天器建模，包括太陽能加熱和軌道加熱、軌道建模與顯示、射線跟蹤功能以及連接結(jié)構(gòu)等。
一些更為先進的解算器功能又構(gòu)成這些建模工具的補充，比如用戶定制子程序、模型簡化、子結(jié)構(gòu)化以及工業(yè)熱規(guī)范接口等。

六、Femap 流體解算器

Femap Flow Solver為Femap環(huán)境添加了更先進的計算機流體動力學(xué)（CFD）分析解決方案，為復(fù)雜的CFD問題提供了快速、高效而精確的解決方案。

優(yōu)質(zhì)代數(shù)多網(wǎng)格解算器是完整CFD功能的中樞，能夠支持層流和湍流仿真、低速和高速壓縮流仿真、強制流仿真、自然對流仿真以及混合流仿真，所有仿真均帶有多個入口、出口以及內(nèi)部流體邊界條件。

這種存儲效率很高的功能確保解決方案能夠快速而容易地得到解算。同時它還支持結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分和非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分，具有更好的靈活性。Femap Flow Solver具有將Femap Flow Solver與Femap Thermal Solver結(jié)合在一起的功能，是Femap Thermal Solvers的一項非常出色的補充。