仿真软件是专门用于仿真的计算机软件,它与仿真硬件同为仿真技术工具。仿真软件是从20世纪50年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法、计算机和建模等技术的发展相辅相成。仿真软件的目标是不断改善面向问题、面向用户的模块描述能力和对模型实验的功能。

商用有限元软件Ansys是目前工业界最常用的几款CAE软件之一，本报告主要是通过和Ansys进行对标，验证鱼海自研ParaCS软件六面体网格单元静力学计算结果的精度以及可靠性。

商业软件仿真分析分为3个模块：

图1-1 一阶六面体单元

如图1-1所示，一阶六面体单元由8个节点定义,每个节点有3个自由度，即沿节点坐标系x、y和z方向的平动位移。该单元可用于模拟3D实体结构。由于一阶六面体单元完全积分时易出现剪切闭锁现象，造成单元过于刚硬。因此完全积分时要对应变矩阵B进行修正，目前常用的修正方法主要是B-Bar方法，ParaCS软件已将B-Bar修正法嵌入，一阶六面体单元完全积分时，会自动进行B-Bar修复。

1.4.1 几何模型

发动机曲轴几何模型如图1-2所示。

图1-2发动机曲轴几何模型

1.4.2模型材料及网格信息

模型材料设置为结构钢，弹性模量为2e+11 Pa，泊松比为0.3，在Hypermesh中进行六面体网格划分，单元阶数设为一阶。模型节点数为8752，单元数为6242，模型网格划分如图1-3所示。

图1-3发动机连杆网格模型

1.4.3.1参数设置

（1）连接关系设置

对于单体模型没有相对运动关系，故此步略过。

（2）求解设置

分析步数为1，步长为1s。其余参数在分析设置中保持默认设置。

（3）边界条件设置

模型所受约束及荷载如图1-4所示，荷载具体设置如图1-5所示。

1-4 模型所受约束及荷载-静态

图1-5 荷载设置-静态

1.4.3.2结果对比

ANSYS和ParaCS软件的x/y/z方向节点位移云图对比如下图所示。

图1-6 x方向节点位移对比-静态

图1-7 y方向节点位移对比-静态

图1-8 z方向节点位移对比-静态

由以上位移对比云图可知，ParaCS软件与Ansys的静态分析各节点x/y/z方向的位移数值及位移云图变化趋势一致，ParaCS软件计算静态分析中的位移精度良好。

Ansys和ParaCS软件的各方向节点正应变与剪应变云图对比如下图所示。

图1-9各方向节点正应变与剪应变云图对比

Ansys和ParaCS软件的各方向节点正应力与剪应力云图对比如下图所示。

图1-10各方向节点正应力与剪应力云图对比

Ansys和ParaCS软件的各方向单元正应变与剪应变云图对比如下图所示。

图1-11各方向单元正应变与剪应变云图对比

Ansys和ParaCS软件的各方向单元正应力与剪应力云图对比如下图所示

图1-12各方向单元正应力与剪应力云图对比

由以上节点应力、应变结果对比云图可知，ParaCS软件与Ansys的静态分析节点各方向的应力、应变数值及应力、应变云图变化趋势一致。说明ParaCS软件六面体单元静力学分析的节点应力、应变精度良好。

由以上单元应力、应变结果对比云图可知，ParaCS软件与Ansys的静态分析单元各方向的应力、应变数值及应力、应变云图变化趋势一致。说明ParaCS软件六面体单元静力学分析的单元应力、应变精度良好。

由以上发动机曲轴模型的对比结果可知，ParaCS软件六面体网格静力学分析中的节点位移、节点应力、节点应变、单元应力、单元应变与Ansys计算结果一致，ParaCS软件六面体网格计算精度良好。