三维渗流有限元软件GWSS开发与应用

针对复杂地质条件的三维地质建模、复杂建筑物的几何建模和复杂防渗排水系统作用下渗流场精细模拟等三维渗流场有限元分析的难点问题,采用IDL开发面向水工结构和岩土工程的渗流有限元分析软件GWSS（Ground Water Simulation System）.该软件包括系统控制模块、数据管理模块、前处理模块、计算模块、后处理模块和制图输出模块等六大模块.前处理模块具有基于钻孔和钻孔剖面的三维地质建模、几何建模与有限元网格生成等功能;计算模块主要用于各种闸坝、堤防、隧道和地下洞室等渗流问题的计算分析等;后处理模块可显示各渗流要素的三维云图和任意截面的二维云图等.GWSS已经在国内四十多个工程的渗流计算中得到应用和检验.     

基于离散元的岩土基坑边坡渗流耦合计算仿真

传统方法在计算岩土基坑边坡渗流时,计算量过大,存在计算效率过低等问题.为此,提出离散元的岩土基坑边坡渗流耦合计算方法.分析岩土基坑边坡的渗流特性和机理,分别从裂缝渗流和孔隙渗流两个方面建立渗流场,分析渗流场与边坡应力场之间的影响和作用关系.结合渗流场和应力场的关系分析结果,利用离散元法建立岩土基坑边坡渗流-应力耦合模型,并在该模型下得出具体参数的耦合计算结果.为验证设计方法的有效性,设计对比实验.结果 表明,与传统的渗流计算方法相比,设计的计算方法的耗时更短,有效提升了岩土基坑边坡渗流耦合的计算效率.     

岩土工程有限元软件应用与发展(一) 通用大型有限元软件

作为有限元理论到应用的一个重要工具——有限元软件，在地质工程及岩土工程数值计算中起到承上启下、理论与应用相结合的关键纽带作用。通用有限元软件具有强大的几何模型处理能力，并能与流行的CAE无缝集成：具有强大、先进的网格处理能力：含有丰富的单元类型库和材料库，二次开发能力强；可以求解多种有限元问题，从线性问题到非线性问题，从静力问题到动力问题；内置强大的接触分析能力；应用领域广泛，可进行多场耦合；程序面向用户的开放性；集成地质及岩土工程模型处理能力等特点。     

协同CAE集成环境

计算机辅助工程分析(CAE)始于20世纪50年代中期，而真正的CAE软件到70年代初期才诞生，到80年代中期，逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件。专用的CAE软件和特定的工程或产品应用软件相结合，名目繁多；而通用CAE软件主要指大型通用有限元软件。1985年前后，在可用性、可靠性     

渗流——应力耦合作用下露天矿边坡稳定性研究

为了研究渗流场与应力场耦合作用对露天矿边坡稳定性的影响,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了渗流-应力耦合控制方程和露天矿边坡有限元模型,对渗流-应力耦合作用下露天矿边坡稳定性进行了研究。结果表明:随着浸水时间的延长,岩石强度逐渐减小,当岩石达到饱和状态时,强度趋于稳定;渗流-应力耦合作用下,边坡位移大于无渗流时,边坡安全系数随坡体渗透系数的下降而减小。在露天矿现场采用以喷射混凝土、预应力锚索为主的支护方案后,监测点深部位移较支护前减小,表明该方案能有效控制边坡位移,降低渗流-应力耦合作用对边坡稳定性的不利影响。     

对于MSC.Nastran软件软件的使用和结构优化程序二次开发

本文针对一些工程结构，利用美国MSC公司的MSC.Patran和MSC.Nastran软件建立了几何模型，生成有限元网络模型， 进行了应力、变形分析计算，其中有些问题还利用优化模块以重量最小为目标函数进行了最优设计，考虑到优化模块还有待于更好地体现计算效率和健壮性，以MSC.Patran软件和MSC.Nastran软件为核心、基于PLC语言分别进行了各类有限元模型的结构优化程度二次开发；最后还探讨了CAE软件的发展走向。     

光辉历程中国计算机发展50年专栏·制造业计算机应用之二 CAE助推工程和产品创新——中国工程院院士崔俊芝谈CAE技术的发展(一)

计算机辅助工程(CAE)是一种迅速发展的信息技术,是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件,是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要工具和手段。CAE起源于20世纪50年代中期。实用的CAE软件诞生于20世纪70年代初期。从20世纪的1970年到1985年,是CAE软件功能和算法的扩充和完善期。到了20世纪80年代中期,逐步形成了数十个商品化的通用和专用CAE软件。近20年来,CAE软件发展得很快。目前,市场上的CAE软件,在功能、性能、可用性和可靠性方面,基本上满足了用户的当前需求,它们可以运行在超级并行机,大、中、小、微等各类计算机系统上。伴随着计算机技术的飞速发展,CAE技术还在迅速更新发展中。     

对于MSC.Nastran软件的使用和结构优化程序二次开发

本文针对一些工程结构,利用美国MSC公司的MSC.Patran和MSC.Nastran软件建立了几何模型,生成有限元网格模型,进行了应力、变形分析计算,其中有些问题还利用优化模块以重量最小为目标函数进行了最优设计;考虑到优化模块还有待于更好地体现计算效率和健壮性,以MSC.Patran和MSC.Nastran软件为核心、基于PCL语言分别进行了各类有限元模型的结构优化程序的二次开发;最后还探讨了CAE软件的发展走向。     

面向有限元分析的实体表面网格模型的优化

针对CAE软件开发的需要,将通用CAD软件输出的以表面三角形网格形式表示的实体模型输入CAE软件,作为有限元分析用几何模型。然后根据特定领域有限元分析的要求对表面网格进行优化处理,优化网格的数量和质量,以便进一步生成适合有限元计算需要的各种单元模型。     

光辉历程中国计算机发展50年专栏·制造业计算机应用之二 CAE助推工程和产品创新——中国工程院院士崔俊芝谈CAE技术的发展（一）

计算机辅助工程（CAE）是一种迅速发展的信息技术．是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件．是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要工具和手段。 CAE起源于20世纪50年代中期。实用的CAE软件诞生于20世纪70年代初期。 从20世纪的1970年到1985年，是CAE软件功能和算法的扩充和完善期。到了20世纪80年代中期．逐步形成了数十个商品化的通用和专用CAE软件。 近20年来，CAE软件发展得很快。目前，市场上的CAE软件．在功能、性能、可用性和可靠性方面，基本上满足了用户的当前需求，它们可以运行在超级并行机．大、中、小、微等各类计算机系统上。伴随着计算机技术的飞速发展，CAE技术还在迅速更新发展中。     

面向集成化CAE软件开发的SiPESC研发工作进展

针对我国自主CAE软件发展缓慢的事实,根据现代工程领域的科学研究和产品研发对CAE建模、分析和设计能力提出的需求,研发自主的面向CAE工程与科学计算集成化软件平台SiPESC（Software Integration Platform for Engineering and Scientific Computation...     

基于APDL的齿轮数值仿真系统的开发及应用

CAD／CAE是一门非常重要的计算机工程应用技术之一。该文利用ANSYS软件的二次开发语言——APDL开发了圆柱齿轮数值模拟仿真专用系统。系统操作界面简单,用户直接点击窗口上相应按钮即可方便直观地实现齿铃参数化模型的建立、网格划分、有限元强度计算及结果云图查看。该系统可以让工程技术人员快捷地对结构相同,尺寸相似的圆柱齿轮系列产品进行计算机辅助设计和有限元分析,具有很好的工程实际应用价值。     

面向对象有限元并行计算框架PANDA

为提高我国工程数值模拟软件的开发能力,面向武器工程大规模并行计算需求,基于层次化、模块化及面向对象的现代软件设计技术,分析探讨有限元并行计算框架的设计方法,形成初步的基础开发框架PANDA 0.1版;详细描述PANDA框架的层次结构设计,并探讨该基础开发框架设计中的底层网格数据结构设计、有限元共性管理模块及并行策略等部分关键技术;简要介绍PANDA框架的扩展应用方法.研究表明：采用框架技术进行结构力学有限元程序开发,具有高效、快速和便捷等优点.     

基于Inventor的产品外观设计与实现

随着计算机技术的发展,计算机辅助设计(CAD)的水平有了很大的提高,CAD已不仅仅局限于进行二维图纸设计,而是能够建立真实地反映系统的三维实体模型,并且可以将多个三维实体模型装配为系统进行机构动态分析。Inventor是以实体建模为主,兼顾基础曲面建模的混合型三维建模的通用CAD软件系统。其核心组成部分为零件设计、装配设计、工程图纸;此外,Inventor还有一些特定行业的功能:动力学仿真模块、有限元应力分析模块、管路设计模块等。     

基于Qt的专用有限元软件GUI模块的设计与开发

在工业软件领域,图形用户界面(GUI)模块的友好交互性对于专用仿真软件的工程应用和推广至关重要。针对有限元分析流程和专用功能定制开发的设计需求,在 Windows操作系统下,以用户需求为中心,采用多窗口界面设计方式,基于 Qt技术开发一种专用有限元软件的图形用户界面模块,实现软件界面生成管理、界面元素布局管理、界面消息相响应、界面语言切换及模型视图交互操作等功能。通过 HAJIF实例验证,该模块具有易扩展性和可定制特性,可以很好地推动专用软件的研发进程,并且在跨平台移植方面具有一定优势。     

Symbolic integration of multibody system dynamics with the finite element method

With the widespread use of computer-aided engineering (CAE) to solve computational mechanics problems, engineering design has become more accurate and efficient. The integration of the finite element method (FEM) and flexible multibody dynamics (FMD) is a typical application of computational mechanics. It constitutes an important contribution to engineering development, but its potential is restrained by numerical computation. Computational time is a critical factor that influences the efficiency and cost of design and analysis. The advent of symbolic computation enables faster simulation code, but the symbolic integration of FEM and FMD is at the initial stages. A general symbolic integration procedure is presented in this paper. The performance of the symbolic model is compared with models from the literature and numerically-based commercial software.     

基于geostudio的混合结构过水围堰渗流稳定研究

传统过水围堰渗流稳定研究存在围堰渗流检测不准确、边坡沉降监测精度偏低问题。为此通过非线性渗流规律分析、渗流方程、初始条件和边界条件的相互融合,引入Geo-Seep/w软件针对研究对象开展渗流分析,基于分析结果利用软件的Slope/w模块构建围堰渗流模型。以巴基斯坦帕坦水电站过水围堰为例,针对不同工况下渗流浸润线、渗透坡降开展仿真模拟。根据围堰渗流浸润线位置相关计算与岩体内渗流压力的整体分布,在不同工况下,获得实验结果。实验结果证明,研究所获得的围堰渗流监测结果与实际情况更相近,符合实际应用要求。在实验结果分析的基础上,针对过水围堰渗透提出的建议为:规划压坡透水体可以起到提升堰体整体稳定性的显著作用,可根据延长渗透的路径,改变渗流的整体形态,在一定程度上可起到降低渗透坡降的作用。     

面向环境力学的离散元分析软件研发和工程应用

离散元计算分析软件对解决环境力学中的离散介质问题有至关重要的作用.针对环境灾害中的非规则颗粒单元,以圆球颗粒为基本单元,分别构造镶嵌组合单元、黏结组合单元、扩展圆盘单元和扩展多面体单元等,并在此基础上开发基于球形颗粒离散元方法的分析软件(Software of Spherical Particle-based Discrete Element Method,SDEM).该软件可模拟碎冰、岩石和道砟等颗粒材料的力学行为,能直观展现这些力学过程的发生、发展和演化;基于GPU的并行计算实现离散元大规模计算的高效性.对SDEM软件在地质灾害、工程海冰和铁路道床等领域的应用进行介绍.     

ALOF——新一代三维疲劳裂纹扩展分析软件

针对当前亟需开发能分析和评估含缺陷工程结构及装备的专业商业软件的现况,基于成熟的扩展有限元法(eXtended Finite Element Method,XFEM)和自主研发的虚节点法(Virtual Node Method,VNM),推出具有完全自主知识产权的三维疲劳裂纹扩展分析软件ALOF(Analyses Laboratory of Fracture).介绍ALOF求解断裂问题的流程及其特点:可以方便地导入完整的CAD模型及多种形式的裂纹模型,可以自动生成疏密合理的二维和三维裂纹扩展分析网格;具有丰富的失效准则库;能自动分层加密裂尖区域网格;能全自动地进行裂纹扩展计算等.与同类软件相比,ALOF更简单、更精准、更高效和更专业.利用ALOF进行的3个实际工程案例表明,ALOF能准确、高效评估任意复杂缺陷体的剩余强度和疲劳寿命.