适用于工程仿真计算的谱单元法

2022-09-15
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图片谱单元法
在现代工程仿真计算中应用谱单元法有诸多优势：
其一，可降低对有限元网格的要求，计算时使用谱单元的阶数越高，则精确描述模型所必需的单元和节点数量就越少。
其二，在调整网格尺寸时不再需要花费大量的工作，也不必修改低质量的网格。在碰撞和成型等过程的模拟，更能体现其在计算速度上的优势，在这些过程中，材料在瞬间内发生塑性变形。
其三，快速网格收敛性，这是由高精度离散化实现的（高阶多项式）。网格收敛性检验可以通过改变谱单元的阶数进行，而不用另外重建网格。
图片并行计算
使用计算机集群进行并行计算，可以显著减少求解各种大规模复杂问题所需的时间。当使用普通工作站求解某些模型时，所需的工作时间为数小时甚至数天。在使用CAE Fidesys的MPI并行计算技术时，可以将工作时间减少到几分钟或几小时。

图片模态分析

模态分析是机械设计的一项重要校核工作。如：内燃机、涡轮机、压缩机等设备通常需要配备阻尼减振装置，设计者需要知道每个构件的固有频率以避免共振并降低整个设备的振动。
CAE Fidesys软件提供固有频率计算功能，支持在有预载荷的情况下计算结构的固有频率，也可以利用模态叠加方法计算动力学问题和结构共振问题，在保证足够高的精度前提下能够显著地减少计算所需的时间。

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图片应用案例

俄罗斯科学院机械研究所的专家们解决了将大件货物放置于框架和托架上运输的问题。通过CAE Fidesys计算，获得了结构的应力分布，找到了可能存在危险的部位。该模型采用壳单元和实体单元混合的非结构化网格，来描述框架和托架。

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俄罗斯中央航空发动机研究院(CIAM) 的专家们使用CAE Fidesys软件解决了航空发动机涡轮盘塑性大变形发展过程的模拟问题，使用材料和几何非线性模型获得的结果与试验数据有良好的一致性，证明了用数值仿真技术代替实物试验以减少时间和成本的有效性和可行性。

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图片专家结论
相比其它采用传统有限元法的商业软件，CAE Fidesys具有以下优势：
  • 谱单元法可显著提高精度并节约三分之二的求解时间
  • 网格收敛性检验更加简便和精确
  • 有效地胜任更复杂模型的建模和计算

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