Simcenter 3D 2020.1版本，功能全面升级

gaojun211

0 概述

Simcenter 3D作为西门子工业软件公司倾力打造的新一代仿真平台，2019年岁末正式推出R2020.1版，功能得到了深化和扩展。软件平台整合了前期西门子公司收购的各具优势的CAE资源，顺应CAE技术发展的大趋势，为工业产品正向研发以及数字化双胞胎技术的进步提供可靠的工具支撑，其功能性、方便性、开放性和集成性得到了客户的普遍认可。

西门子Simcenter 3D软件平台在仿真领域独树一帜，有以下几个显著特点：

1）CAD/CAE一体化的仿真环境

Simcenter 3D无缝集成NX设计工具，实现设计即分析和仿真驱动设计，极大地提高了设计的效率。对于其它CAD数据，无缝导入集成，利用同步建模技术重构模型特征，可对新的CAD模型进行编辑，尺寸作为参数变量实现优化的自动迭代。

2）多学科的集成环境

Simcenter 3D具备在统一的分析环境下，为结构、复合材料、热、流、运动、声、多物理场和优化创建模型，多流程的分析工况下无需切换软件环境和数据传递，提高建模及分析效率，降低出错的概率。同时Simcenter 3D提供与Simcenter 1D系统仿真工具AMESim以及控制系统仿真工具Simulink最优的联合分析功能。

3）CAD/CAT的集成环境

西门子工业软件公司是市场上唯一一家同时提供仿真和试验解决方案的厂商，Simcenter 3D与Simcenter Test无缝集成数据，基于试验数据对仿真模型进行评估和修真，也可以替代部分仿真模型直接进行结构分析，仿真模型的分析也可以实现对试验方案的预评估。

4）开放性

Simcenter 3D仿真平台的开放性主要体现在支持Multi-CAD、多求解器和便捷的二次定制开发。Multi-CAD依靠直接接口和中间格式间接接口，同步建模技术可以识别特征重构模型；结构分析除了支持西门子自有的Simcenter Nastran和Simcenter Samcef的求解器，也支持友商的求解器，例如Abaqus、ANSYS、LS-DYNA和 MSC Nastran等；基于Simcenter 3D的二次定制开发非常容易开展，甚至可以做到少代码和无代码。

   Simcenter 3D R2020.1版本的发布进一步完善和扩展了平台的功能，分类简要说明以下：

1 求解器支持的版本

Simcenter 3D 支持的各求解器最高版本如下表：

序号

求解器名称

求解器版本

1

Simcenter Nastran

2020.1

2

MSC Nastran

2019.0

3

Abaqus

2019

4

ANSYS

19.2

5

LS-DYNA

10.0.0

6

Permas

13

7

Simcenter Samcef

2020.1

2 软件平台基本功能扩展

实体信息查看时，增加了引用信息，体现在哪些有限元属性定义引用了此实体；

有限元模型中实体所包含的多边形体、网格、网格集和属性均可以自定义名字，无需继承所属实体的名称，更便于复杂模型的管理；

在求解有限元模型之前可以设置自动删除上次求解结果文件，以避免不小心使用先前计算的结果；

在有限元模型环境或仿真分析环境当前工作实体下，创建一个新坐标系的同时，会在其原点自动附加创建一个点，这个点可以随坐标系自动更新；

Teamcenter环境下，打开和设置CAEModel更为方便；

使用智能选择器时，对象选择时具有更多的弹性和控制性。例如在某一个实体对象上施加载荷，智能选择器可以选择特征、组、整个实体或可视实体等4种；

对于可视实体的选择，新版本避免了重复选择；

3 网格划分

ID和Bolt连接单元的节点不跟随几何特征的变化，模型更新时其节点编号不变；

通过映射方式生成网格强制节点时，新版本支持距离监测搜索功能，不在距离范围内，不生成节点，并且会有提示信息；

创建有限元模型时，支持可变半径的晶格体；

支持创建和修改PSPLINE单元。在多物理场分析环境中，其被定义为Interpolated Constraint Element；

增强了CFAST和CWELD单元连接的控制性和灵活性；

CBAR/CBEAM单元的方向和偏置的定义更为方便；

新版本对2D网格的划分及局部重新划分功能进行了内在的提升，使得划分的网格更为规整和美观；

2D网格划分时，设定一个全局单元尺寸的百分比误差参数，比误差数字尺寸小的特征将被去掉；

基本单元类型扩展增加了半球和圆柱两种形式，主要针对声学建模；

4 通用连接

新版本支持通过xMCF格式文件实现通用螺栓连接的导入和导出，方便与不同的软件之间传输信息；

通用连接的参考位置坐标系输出时，可以选择装配模型的全局坐标系，也可以选择子模型的局部坐标系；

5 优化分析

在尺寸设计优化和拓扑优化迭代过程中，违反约束设定值的计算结果会以显著的红色字体显示在电子表格中；

基于SOL200的尺寸设计和拓扑优化的求解，新版本支持静态子工况的自动惯性解除，以提高求解的整体精度；

6 后处理

结果查看器和前后置处理环境均可实现结果的展示，后处理环境支持通过.UNV或.BUN文件格式导入多个标量值结果；

新版本增强了Test.Lab文件的自功率谱和互功率谱密度的处理，支持更多的信号处理能力，例如频谱缩放、模态校正、幅值和能量修正系数、声计权等等，增加对工程应变（名义应变）的处理，前期只支持张量应变，支持对模态参与因子的处理；

数据查看导航器支持多个类型数据的编辑，提高修改的效率，选择的对象列表不会由于是字符串或者数字而乱了次序；

新版本支持在关键区域定义热点，方便快速查看；

后处理环境中，对于1D和2D单元支持直接绘制SMT图形（剪力、力矩和扭矩）；

增强支持将阶次结果转换为频率的瀑布图；

可视化结果导航器中，多体动力学的计算结果的瞬态数据及组合函数数据直接默认列出，以前只有瞬态数据是默认的；

7 Nastran环境

SOL145的空弹颤振分析中，数据处理增加了三种插值方式：基本的Akima，改进的Akima和三次函数插值；

SOL402中接触算法得到了提升；

8 Samcef 环境

Simcenter Samcef已经集成了Repdyn解算器。在以前的版本中，需要通过手动将Repdyn命令添加到Samcef epilog文件来使用Repdyn解算器，现在可以在Simcenter 3D Pre/Post环境中直接调用Simcenter Samcef解算器进行动态响应分析；

9 LS-DYNA 环境

新版本增强了对驱动LS-DYNA求解包含用户自定义文本的支持；

10 Abaqus环境

支持带有扭转的广义线性轴对称单元和广义轴对称面元；

对多个不同区域应用温度初始条件；

增加了循环对称分析；

增加了模态稳态动力学分析；

导入ABAQUS .odb文件，除了节点集合和单元集合，增加了坐标系信息导入；

11 声学及声振耦合分析

增强了射线声学求解，频率没有上限，可以达到20KHz。

从时域格式或频谱的瀑布图里直接抽取阶次切片数据。

外部通过二进制文件导入数据时增加了转矩、角位移、角速度、角加速度等角参量，以前只支持平动自由度参量；

基于边界元方法的声振耦合求解中的有限元振动模型增加支持PLOTEL单元；

利用一个反对称的零压力无限平面作为边界条件用于瞬态边界元求解；

模态集合可以一次性选择多阶模态进行阻尼设置或编辑；

增强了测试数据映射到有限元模型的能力；

子工况平均可以选择RPMs、阶数、节点或自由度等，同时也增加了新的平均方法，例如RSS（平方和根）；

FEMAO方法支持在每个频率上调整每个单元的型函数，以精确表示单元内部声压；

12 动响应分析

动响应求解的路径如果设置到高速硬盘上（例如SSD），可以提高求解效率；

函数工具包支持创建、输入和管理激励及响应函数，包括瞬态、频率、随机PSD以及SRS等等；

13 安全域度分析

从几何或有限元实体中抽取属性参数，例如长度或厚度参数，当几何或有限元实体更新时，这些参数自动更新；

增加了Tsai-Hill失效准则；

增强了对求解计算注释说明的创建和编辑功能；

求解计算注释说明的位置可以随几何或有限元模型自动更新；

14 场

表格数据可以基于图形选择

改进了数据输入方式

增加了新的插值方法，包括基本AKima、改进的AKima以及三次插值等；

15 表达式

后处理增加了表达式的等高线图的绘制；

表达式变量的重名检查，并给出警告信息；

16 热/流、电子系统冷却和空间热分析

新版本支持一次性选取多层PCB模型；

支持热光属性库的属性参数的输入和输出，以及列表和分类管理；

17 多物理场分析

新版本增加了一种新的基于有限元的热传导计算方法，与有限体积法相比，这种方法计算更准确且更快；

18 相关性分析

相关性计算支持复模态振型，以前需要转换为实模态振型；

增加了FRAC（频响置信度）指标评估工作对象与参考对象之间的关联关系，并且结果可以绘制；

后处理环境下比较理想的动画可以被保存在内存中，下次播放动画时快速载入；

支持灵敏度矩阵结果绘制，并且图像可以编辑；

绘制频响函数图像时，支持对输入自由度进行选择，原来只支持对输出自由度进行选择；

19 高级疲劳分析

支持用户自定义参数库和疲劳仿真对象，可以重用；

增加了基于PSD谱或互相关的随机激励疲劳分析；

新版本支持从解算方案中获取所需的数据，以前只能先调取结果文件；

20 多体动力学分析

在处理多体动力学模型时，所属子机构模型可以被覆盖或锁定；

定义机电接口的控制输入的类型增加了函数曲线和路径跟随两种；

增加了很多的控制单元，例如放大器、积分器、延迟和乘数等等；

支持创建3D的传动系统，包括具有复制属性的多体模型，并且可以预览，常见对象例如绳索、履带和链条等；

柔性体模型支持缩减的有限元线架模型（ERFEM），自动柔性化选项里支持几何或外部模型文件，以前只支持基于几何直接划分网格；

柔性体功能支持不同模态集的合并处理，例如模态正交化；

支持非平均时间步的动画播放；

模型定义文件（.mdef）增加支持圆锥滚子轴承单元；

后处理动画新增支持静态模态和特征向量两种类型；

支持输出车辆及悬架报告；

增强了齿轮建模及齿轮接触力的功能；

Teamcenter管理的柔性体文件新增了Abaqus .odb格式的支持；

21 结果查看器

支持查看器和前后置处理环境交互任务文件和窗口布局；

改进了“Home”及“Open”选项卡；

支持.unv和.bun文件格式的多标量输入；

增强了Test.Lab文件中自功率谱密度和互功率谱密度的处理；

支持工程应变和模态参与因子；

支持数据源同步；

改进了运动结果后处理场景；

新增了的Motion专用选项；

最后，希望Simcenter 3D 2020.1新版本能给您带来新的体验！

yuya

建议把Simcenter 3D，Infolytica, Speed和StarCCM+都放到一个板块里面，现在都是西门子的产品。
另外Simcenter 3D现在已有电磁求解器，低频和高频的都有，今年会正式推向市场！

zengxiaodong