MSC 结构仿真 | MSC Structure 2021.2 新功能亮点

Hexagon | MSC软件公司自豪地宣布:“MSC Structure 2021.2已经发布了”! MSC Structure 2021年已改为每季度发布新版本,因此客户可以在全年频繁的新版本更新中获益。以下是2021年的第二个版本……


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Hexagon | MSC软件公司自豪地宣布:“MSC Structure 2021.2已经发布了”! 

MSC Structure 2021年已改为每季度发布新版本,因此客户可以在全年频繁的新版本更新中获益。以下是2021年的第二个版本,如果您错过了2021.1版本的发布,请浏览:《 MSC Structure 2021.1新功能亮点 》←  点击回顾,以了解2021.1版本亮点。

                   本期内容一览                      



MSC Apex 2021.2

MSC Nastran 2021.2 

CAEfatigue 2021.2

Marc 2021.2

Dytran 2021.1

Patran 2021.2



MSC Apex 2021.2




MSC Apex 2021.2版本主要功能亮点分为以下几点:


  • 顶级模型

     新版本的模型浏览器中新添加顶级模型 

  • 任意对象组

支持在前处理中创建几何体、节点和单元组的新功能 

  • 使用标记标识自由边


在几何体清理和修复操作过程中,轻松识别容易产生问题的自由边


  • 支持节点分析坐标系


能够在节点上创建分析坐标系


  • 自由体图


可以在后处理中显示节点力和力矩


  • 新添可用于分配的负载类型


牵引载荷、轴承载荷


  • 复合材料层压板


能够在一次操作中创建多个层,从而减少构建复合材料FEA模型所需的时间和精力。


  • 新添可支持材料类型


三维正交各向异性材料和三维横向各向同性材料


  • 新添创建节点工具


可以通过空间位置坐标创建节点


  • 导入几何属性


支持导入与CATIA V5、3DExperience几何体关联的几何集和其他属性数据


  • 网格


为航空航天建模所用的六面体网格划分功能增强
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MSC Nastran 2021.2






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下面是MSC Nastran 2021.2的一些主要功能亮点:

  • 非线性接触


MSC Nastran隐式非线性(SOL 400)功能支持几何非线性、接触非线性和材料非线性,是解决大型非线性问题的理想的HPC解决方案。下图展示的是MSC Nastran新版本中的接触算法精度提升的功能。


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基于飞机板架中面的接触精度改进

此版本进一步加速了MSC Nastran共享内存并行和改进的PARDISO隐式非线性SOL 400的HPC性能。例如,像上述飞机面板这样的大自由度粘接接触问题,使用更好的计算方法,结果更加精确,计算性能更高。


  • 振动声学和声学分析

汽车NVH的应用,例如在汽车设计早期,降低车内噪声水平。MSC Nastran提供了ACMS(自动部件模态综合法),以加速在宽频率范围内考虑车身内饰的整车振动计算。此版本改进了ACMS的HPC规模,并将其扩展到流体领域。这使得汽车主机厂,在不影响求解时间的情况下,可以增加车内声腔的网格密度。此外,它还为全声学结构问题提供了强大的HPC加速。


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利用ACMS对流体的支持加速振动声学和声学分析



具有流体域的ACMS最常见的应用是:

  • 使用SOL 103进行流-固耦合模态分析

  • 使用正则模态计算SOL 103(全流体域)或模态频率响应分析SOL 111进行声学分析

  • 使用模态频率响应分析SOL 111进行内声场分析

  • 使用SOL 200 ANALYSIS=MFREQ

  • 基于MFREQ流体模型的SOL 400微扰动分析


  • 疲劳


以NVH和耐久性求解功能著称的MSC Nastran,正在继续扩展其疲劳寿命求解能力。客户现在可以使用该版本进行新热点、焊点和多个S-N曲线功能执行更快的基于时域的疲劳计算。例如,通过点焊分析快速识别易受损坏的热点。


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疲劳寿命与损伤识别

我们持续在改进MSC Nastran时域嵌入式疲劳(NEF)分析的功能和易用性,并取得重大进展。此外,用户现在可以使用CAEFatigue GUI导入标准的模态瞬态法响应分析(SOL 112)文件,为疲劳计算扩充其易用性功能,并且可以导出准备就绪的bdf文件。



CAEfatigue 2021.2





CAEfatigue2021.2 的主要亮点如下:

  • 可靠性模式功能添加到流程界面中

此新功能允许用户在软件自动调整参数的情况下运行多个CF作业。

  • Nastran Embedded Fatigue (NEF) 文件创建器及其在CAEfatigue中运行

允许为MSC Nastran BDF文件创建疲劳分析所要添加的内容,可以分开运行NEF分析,或者使用MSC Nastran许可证在CF内运行NEF分析。

  • 与其他MSC软件产品的交互性

CAEfatigue引擎现在可以在MSC Nastran、Marc和Digimat内部使用。

  • 其它的求解器和GUI功能

CAEfatigue 2021.2有许多小的改进,包括使用Abaqus和Ansys的结果运行所有时域疲劳分析的能力,以及在流程流界面中添加重启功能的GUI增强。


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Marc 2021.2 






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Marc 2021.2版本的一些主要亮点包括:


  • 疲劳分析

准确的疲劳寿命预测对于设计和工程市场至关重要。除了已有的弹性体疲劳分析能力外,此版本Marc嵌入了应力寿命和应变寿命疲劳分析功能,这使得Marc Mentat用户可以方便地扩展其有限元分析流程,可以包括金属和塑料的基于时域的疲劳分析。下图显示了Marc嵌入式疲劳分析功能用于预测汽车摆臂结构疲劳寿命的实例,分析得到在螺栓发生高周疲劳失效和裂纹之前的寿命为三百万个循环。


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当用户有了适当的疲劳分析许可,就可以将非线性材料、载荷和接触模拟的影响结合起来,直接在Mentat中进行准确、高效的非线性疲劳分析。紧密的交互操作性允许Marc解算器直接使用CAEfatigue解算器依据应力分析结果计算疲劳寿命,然后在Mentat中显示疲劳分析结果,如损伤和寿命数值等。此版本使Marc用户的工作效率更高,因为大模型疲劳分析不再因文件传输而占用时间和计算资源。


  • 形状记忆合金

Marc因擅长适用于复杂材料的研究和开发而闻名,此版本扩展了对形状记忆合金模拟的支持,已经支持梁和桁架单元采用记忆合金材料模型。下图显示形状记忆合金(SMA)支架从变形到恢复为原始形状的过程。


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形状记忆合金(SMA)是一种能够“记住”其原始形状的材料,在激励作用下变形后的形状记忆合金结构可以恢复到原始形状,它们被用于诸如航空联轴器、医疗支架等产品。例如,SMA支架的直径大于要植入的目标动脉直径,利用SMA的迟滞性,在手术放置期间自动重塑形状,以适应动脉直径的大小。

Marc的SMA材料模型允许对应力引起的伪弹性效应以及热载荷引起的形状记忆效应进行模拟。在模拟过程中,Marc跟踪并引入SMA在奥氏体和马氏体之间的相变,以准确地描述物理行为。

使用SMA材料,现在支持六面体、梁和桁架单元,Marc用户现在可以在模拟SMA时依据结构几何形状采用最适合的单元类型。



  • 接触

Marc因其能够准确模拟聚合物和弹性体的非线性变形,被许多行业的OEM供应商大量用于复杂的垫片和密封设计。此版本中引入了一种混合接触算法,可更准确地解决结构尖角、网格重划分和自接触引起的复杂接触问题。该算法扩展了节点对面段(NTS)接触检测方法,目前支持平面和轴对称模型。改进的算法使Marc用户能够更准确地建模复杂的接触和密封场景,而用户不需对仿真有额外的监控或额外输入。


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采用新的混合方法实现紧密密封的平滑接触

  • 高性能计算

除了复杂的非线性分析,Marc开发团队继续致力于高性能计算能力的提高,以提供最高效的FEA解算器。升级到此版本后,使用MUMPS解算器的模拟速度将会提高到以前版本的1.7倍,用户不需做额外的设置。这种加速是由于MUMPS版本的升级带来的,新版本优化了重新排序算法并使用高级优化设置来提高分解速度。


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Dytran 2021.1





Dytran 2021.1 

— 引领钣金应用中的显式非线性有限元分析




关于Dytran 2021.1版本:


作为Hexagon设计和工程结构产品的一部分,Dytran正在为Hexagon的制造解决方案提供一流的有限元分析(FEA)支持。此版本既有利于Dytran进行显式有限元分析的客户,也有利于利用Hexagon的FormingSuite(我们的钣金成型产品)的客户。
Dytran 2021.1新功能亮点:


  • 钣金部件


Dytran 进行了重大改进,以支持钣金成形用例的宽度和深度,并努力在精度和性能方面改进拉格朗日求解器。通过模具冲压生产的钣金部件是薄金属部件的典型示例,这些部件在制造过程中会大幅且快速地变形。
显式非线性有限元分析用于模拟钣金冲压,以提供坯料开发、工艺设计验证和零件质量所需的变形、应力和应变以及其他信息。下图显示了一个钣金冲压应用程序示例。


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  • 刚性运动限制

引入了一种新的方便的边界条件来约束钣金成型应用中刚性工具的运动。此功能允许控制缓慢移动或刚性组件(如压边圈)的速度和位移,避免不必要的数值振荡或模拟质量问题。


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  • 基于刚度的接触

通过使用质量和材料刚度计算接触的时间和位置来提高钣金成形过程的精度。以前的接触算法仅使用基于质量的力穿透,当质量不正确时会出现问题。

  • 拉延筋接触方式

拉延筋用于在拉伸操作期间控制金属材料流入模腔,以最少的材料使用量生产出最佳的冲压件。它们可以防止成型面板起皱,减小压边力,并最大限度地减少制造零件所需的坯料尺寸。

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  • Barlat-89 材料模型


在此版本中,为拉格朗日壳单元提供了新的各向异性塑性材料模型。该模型使用 Barlat-89 屈服模型,最初由 Barlat 和 Lian (1989) 引入。这一新功能扩展了 Dytran 中钣金成型能力的应用范围,尤其是铝板。


  • 在更短的时间内进行更多的冲压模拟

- 金属钣金成型接触性能改进  接触算法中的某些优化是针对钣金成型过程进行的,这可能会使串式并行性能提高30%,甚至在运行分布式并行时会更高。

- 选择质量缩放  类似于质量缩放,不同之处在于较低模式的精度不会受到显著影响,这允许用户将时间步长增加 10 倍或更多,这将减少一半或更多的运行时间。

- Dytran 的拉格朗日求解器的 DMP   Dytran 具有用于显式模拟的拉格朗日和欧拉求解器。在此版本中,分布式内存并行 (DMP) 功能已添加到拉格朗日求解器中,以加快HPC集群环境中跨多个CPU的运行速度。


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Patran 2021.2





下面是Patran 2021.2的一些主要功能亮点:

  • 带缺陷的几何:后处理


新的后处理支持带几何缺陷分析(隐式非线性)的HDF5格式,允许用户在未变形或变形的带缺陷几何上显示带缺陷第二阶段分析的应力、位移等结果。
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  • 线性接触(LINCNT)


SOL 101中的通用接触分析和SOL 400中的准静态分析使用未变形几何体的刚度矩阵,但接触约束和接触力应用于变形几何体–这种不一致的方法可能会在某些接触模拟中导致收敛问题,新的线性接触模拟通过在未变形几何体上应用接触约束和接触力来解决这个问题。


  • 结果输出格式增强


某些过时的选项已从MSC Nastran结构、热和显式非线性首选项的结果输出格式表单中删除。此外,对于MSC Nastran 2020及更高版本,还增加了两种新的OUTPUT2格式。


  • CATIA v6 .3DXML CAD 导入


用户现在可以(以“Author mode”和“Review mode”)将.3dxml文件导入Patran。