CAE領(lǐng)域高性能計算發(fā)展分析

1、CAE領(lǐng)域高性能計算發(fā)展分析目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc530405844 一、 CAE簡介 CAE簡介1.1 什么是CAE計算機(jī)輔助工程（CAE)，從字面上講它包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面，但是傳統(tǒng)的CAE主要指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品的功能、性能與安全可靠性進(jìn)行計算、優(yōu)化設(shè)計，對未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺隕，改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計方案，證實(shí)未來工程/產(chǎn)品的可用性與可靠性。工程和制造企業(yè)的生命力在于工程/產(chǎn)品的創(chuàng)新，而對于工程師來說，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵，除了設(shè)計思想和概念之外，最主要的技術(shù)手段，就是采用先進(jìn)可靠的CAE軟件.CAE軟件

2、是迅速發(fā)展中的計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合，而形成的一種綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品；是整個CAE領(lǐng)域的核心。1.2 CAE產(chǎn)業(yè)鏈CAE又稱計算機(jī)輔助工程，其涉及到的產(chǎn)業(yè)非常多，產(chǎn)業(yè)鏈異常的寬廣?？煞Q為工程的領(lǐng)域都可以通過計算機(jī)輔助設(shè)計研究。石油工程，化學(xué)工程，建筑工程，生物工程，食品工程，制藥工程，汽車制造工程，飛機(jī)制造工程，載人航天工程甚至新興的金融工程，都離不開計算機(jī)，其涉及的領(lǐng)域關(guān)系到國計民生；小到衣食住行，大到國防軍工，載人登月，宇宙探索，都離不開CAE技術(shù)。國外CAE技術(shù)發(fā)展歷程每一項(xiàng)新技術(shù)的推出都是由于時代的迫切需要，而新技術(shù)的出現(xiàn)后也

3、需要經(jīng)歷歷史的重重考驗(yàn)。在上個世紀(jì)40年代，由于航空事業(yè)的快速發(fā)展，對飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了越來越高的要求，即重量輕、強(qiáng)度高、剛度好，人們不得不進(jìn)行精確的設(shè)計和計算。正是在這一背景下，有限元分析的方法逐漸的發(fā)展起來。1943 年數(shù)學(xué)家 Courant 第一次嘗試用定義在三角形區(qū)域上的分片連續(xù)函數(shù)的最小位能原理來求解 St.Venant 扭轉(zhuǎn)問題，提出了有限元（FEA）的概念。 HYPERLINK /CAE/Article77369.htm 1956年，M.J.Turner (波音公司工程師)，R.W.Clough (土木工程教授)，H.C.Martin (航空工程教授)及L.J.Topp (波

4、音公司工程師) 等四位共同在航空科技期刊上發(fā)表一篇采用有限元技術(shù)計算飛機(jī)機(jī)翼的強(qiáng)度的論文，名為Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures，文中把這種解法稱為剛性法(Stiffness)，一般認(rèn)為這是工程學(xué)界上有限元法開端。1960年，Ray W. Clough教授在美國土木工程學(xué)會(ASCE)之計算機(jī)會議上，發(fā)表另一篇名為The Finite Element in Plane Stress Analysis的論文，將應(yīng)用范圍擴(kuò)展到飛機(jī)以外之土木工程上，同時有限元法(Finite Element Method)的名稱也第一次被正

5、式提出。 HYPERLINK /CAE/Article77369_1.htm 有限元法概念提出后的近10年時間是CAE軟件的探索發(fā)展期，在這10年中CAE軟件的開發(fā)主要是依托于國家或大學(xué)，分析的對象也主要是航空航天設(shè)備結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及模態(tài)實(shí)驗(yàn)和分析問題。到了60年代以后，隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，有限元技術(shù)依靠數(shù)值計算方法，才迅速發(fā)展起來。1963- 1964 年Besseling、Melos 和 Jones 等人證明了有限元法是基于變分原理的里茲（Ritz）法的另一種形式，從而使得里茲法的所有理論基礎(chǔ)都適應(yīng)于有限元法，確認(rèn)了有限元法是處理連續(xù)介質(zhì)問題的一種普遍方法。普遍認(rèn)為60年代

6、到70年代是CAE技術(shù)的探索起源期。70年代到90年代CAE技術(shù)的蓬勃發(fā)展期。 HYPERLINK /CAE/Article77369_2.htm 進(jìn)入70年代后，隨著有限元理論的趨于成熟，出現(xiàn)大規(guī)模問題代數(shù)方程、特征值、子結(jié)構(gòu)等高效數(shù)值算法。非線性及瞬態(tài)響應(yīng)問題中的應(yīng)用開始；CAE技術(shù)也逐漸進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時期，多用途有限元軟件開始形成，在CAE市場中先后出現(xiàn)了諸多的CAE軟件：一方面MSC，ANSYS，SDRC三大老牌CAE公司先后組建，并致力于大型商用CAE軟件的研究與開發(fā)；另一方面，更多的CAE軟件如MARC、ADINA、ABAQUS等一批優(yōu)秀的軟件的出現(xiàn)，為CAE市場的繁榮注入了新鮮

7、血液。80年代末期，開始出現(xiàn)斷裂力學(xué)分析技術(shù)，有限元同其他技術(shù)的融合開始出現(xiàn)。商業(yè)軟件代碼不斷優(yōu)化，前處理、后處理軟件及CAD系統(tǒng)發(fā)展。進(jìn)入90年代后，CAE軟件為適應(yīng)新計算系統(tǒng)的不斷改進(jìn)（向量，多重處理器，并行機(jī)）。相應(yīng)的高效計算方法與數(shù)值算法的繼續(xù)發(fā)展；工作站、PC機(jī)上CAE軟件得到大大推廣和應(yīng)用；CAE技術(shù)同先進(jìn)材料模型、空氣動力學(xué)、控制學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的交叉結(jié)合。1943年 有限元方法的提出 1960年 有限元方法在民用建筑工程應(yīng)用的拓展 FEM 1963年 MSC公司成立1970年 ANSYS 軟件發(fā)布70年代-90年代 CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展期90年代至今 CAE技術(shù)成熟壯大期有

8、限元法的應(yīng)用范圍由簡單的彈性力學(xué)的平面問題擴(kuò)展到空間問題、板殼問題，由靜力問題擴(kuò)展到穩(wěn)定性問題、動力學(xué)問題和波動問題1940年1950年1960年1970年1980年1990年2000年2010年1956年 有限元方法在航空領(lǐng)域 工程應(yīng)用的開端 1963年 有限元方法被證明基于變分方法 可用于處理連續(xù)介質(zhì)問題 1972年 Nastran 軟件發(fā)布CAE技術(shù)同先進(jìn)材料模型、空氣動力學(xué)、控制學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的交叉結(jié)合40年代-70年代 CAE探索起源期分析對象從彈性材料擴(kuò)展到塑性、粘塑性和復(fù)合材料，從固體力學(xué)擴(kuò)展到流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁學(xué)等連續(xù)介質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域有限元分析技術(shù)逐漸由傳統(tǒng)的分析和校核

9、擴(kuò)展到優(yōu)化設(shè)計，并與計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）和計算機(jī)輔助制造（CAM）密切結(jié)合，形成了現(xiàn)在 CAE 技術(shù)的框架 HYPERLINK /CAE/Article77369_3.htm 上世紀(jì)90年代至今是CAE技術(shù)的成熟壯大時期，這一時期有限元法的應(yīng)用范圍有了大幅度的提高，已由簡單的彈性力學(xué)的平面問題擴(kuò)展到空間問題、板殼問題，由靜力問題擴(kuò)展到穩(wěn)定性問題、動力學(xué)問題和波動問題；分析對象從彈性材料擴(kuò)展到塑性、粘塑性和復(fù)合材料，從固體力學(xué)擴(kuò)展到流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁學(xué)等連續(xù)介質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域。將有限元分析技術(shù)逐漸由傳統(tǒng)的分析和校核擴(kuò)展到優(yōu)化設(shè)計，并與計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）和計算機(jī)輔助制造（CAM）密切結(jié)合，

10、形成了現(xiàn)在 CAE 技術(shù)的框架。與此同時，CAE商業(yè)領(lǐng)域則呈現(xiàn)出了大魚吃小魚的市場局面，大的軟件公司為了提升自己的分析技術(shù)、拓寬自己的應(yīng)用范圍尋找機(jī)會收購、并購小的、專業(yè)的軟件商，各大軟件公司大力投入研發(fā)使得CAE軟件本身的功能得到了極大的提升。而如今的CAE市場是一個群雄割據(jù)的年代，據(jù)不完全統(tǒng)計全球有超過200種仿真分析的軟件在被企業(yè)所使用著，昔日的巨頭命運(yùn)也各不相同，更有著無數(shù)的新貴崛起進(jìn)入人們的視野。國內(nèi)CAE技術(shù)發(fā)展歷程 HYPERLINK /CAE/Article77369_4.htm 雖然國內(nèi)CAE自主研發(fā)之路歷經(jīng)艱辛，但是廣大專家學(xué)者用鍥而不舍的戰(zhàn)斗精神頑強(qiáng)地生存下來。尤其是在近

11、幾年，數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計的概念逐漸深入人心，國內(nèi)高校技術(shù) 研究和應(yīng)用水平不斷提高，有限元技術(shù)已經(jīng)為廣大企業(yè)所認(rèn)可。隨著國家對發(fā)展自主CAE平臺已經(jīng)愈發(fā)重視，國內(nèi)CAE的研究已經(jīng)逐漸走出低迷狀態(tài)，獲得了一定的發(fā)展，而且 值得注意的是，有限元技術(shù)不再僅僅停留在高校中，而是更多的走向了企業(yè)。同時，更多使用方便、操作簡單的專用分析軟件也得到了廣泛應(yīng)用。19世紀(jì)60年代50年代末60年代初，馮康在解決大型水壩計算問題的集體研究實(shí)踐的基礎(chǔ)上，獨(dú)立于西方創(chuàng)造了一整套解微分方程問題的系統(tǒng)化、現(xiàn)代化的計算方法，當(dāng)時命名為基于變分原理的差分方法，即現(xiàn)時國際通稱的有限元方法，其總結(jié)論文被刊于1965年應(yīng)用數(shù)學(xué)與計算數(shù)學(xué)

12、。70年代，在間斷有限元理論方面，馮康建立了間斷函數(shù)類的龐加萊（Poincar）型不等式，并在此基礎(chǔ)上建立了間斷有限元函數(shù)空間的嵌入理論，為我國有限元計算技術(shù)的奠基人，為基于有限元的CAE技術(shù)奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。我國的老一輩計算科學(xué)家較早地開始將計算機(jī)應(yīng)用于土木、建筑和機(jī)械工程領(lǐng)域。19世紀(jì)70年代，錢令希教授就預(yù)感到計算機(jī)將給結(jié)構(gòu)力學(xué)帶來全新的面貌和前景，就帶領(lǐng)自己的 HYPERLINK /view/26391.htm 研究生，共同勤奮學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和電子計算機(jī)的有關(guān)知識，進(jìn)行知識更新；同時，在力學(xué)界竭力倡導(dǎo)把古典的結(jié)構(gòu)力學(xué)和現(xiàn)代化的電子計算機(jī)結(jié)合起來，努力在中國興建計算力學(xué)這一新學(xué)科。在1973年中

13、國科學(xué)院力學(xué)規(guī)劃座談會上，他作了題為結(jié)構(gòu)力學(xué)中最優(yōu)化設(shè)計理論與方法的近代發(fā)展的學(xué)術(shù)報告，引起了力學(xué)界和工程界的關(guān)注和響應(yīng)。1977年，錢令希教授的主要助手鐘萬勰研制成功了通用性相當(dāng)強(qiáng)的大型組合結(jié)構(gòu)分析程序JIGFEX1981年，教育部舉辦的技術(shù)鑒定會認(rèn)為，這是中國計算力學(xué)和科技應(yīng)用軟件方面的一項(xiàng)重大科技成果?，F(xiàn)在這項(xiàng)成果已被廣泛地運(yùn)用到土木建筑、橋梁、造船、航天、機(jī)械制造等各個領(lǐng)域。1980年，錢令希領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)出了多單元、多工況、多約束的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計DDDU系統(tǒng)。它把力學(xué)概念同數(shù)學(xué)規(guī)劃方法相結(jié)合，成功地克服了一些傳統(tǒng)難點(diǎn)，在為火車、汽車、特種車及雷達(dá)天線等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時均取得良好效果，當(dāng)時在實(shí)用

14、性上處于國際領(lǐng)先地位。這項(xiàng)成果于1985年獲得了國家級科技進(jìn)步獎。19761979 年，以著名計算力學(xué)專家馮鐘越為主任工程師，研制成功航空結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)HAJIF-I。這是我國航空領(lǐng)域第一個以飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)分析為目標(biāo)的大型結(jié)構(gòu)靜力分析系統(tǒng)。系統(tǒng)采用多級子結(jié)構(gòu)分析方法與大型稀疏矩陣的多級超元矩陣存貯處理技術(shù)，通用性強(qiáng)，能夠分析大、中、小各種類型飛機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)在氣動、集中力和慣性載荷作用下的變形與應(yīng)力。該系統(tǒng)通過鑒定后，在兩年內(nèi)先后成功應(yīng)用到四種在研的新飛機(jī)型號上，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)部件與整機(jī)結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力分析。從性能上看，求解大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的規(guī)模、效率、精度，都能與國外同類軟件相比較。19世界80年代，我國

15、自主CAE軟件涌現(xiàn)出一批代表，有SAP-84、FEM、BDP-建筑工程設(shè)計軟件包、FEPS、SEFEM、YIDOYU等。其中，在國內(nèi)開發(fā)比較成功并擁有較多用戶（100家以上）的 HYPERLINK /view/103834.htm 有限元分析系統(tǒng)有 HYPERLINK /view/3035.htm 大連理工大學(xué)工程力學(xué)系的FIFEX95、 HYPERLINK /view/1471.htm 北京大學(xué)力學(xué)與科學(xué)工程系的SAP84、中國農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院的MAS5.0和 HYPERLINK /view/2231398.htm 杭州自動化技術(shù)研究院的MFEP4.0等。19世紀(jì)90年代，大批國外CAE軟件涌

16、入國內(nèi)市場，國內(nèi)自主研發(fā)CAE軟件受到強(qiáng)烈打壓，逐漸的拉開了與國外CAE軟件的距離。21世紀(jì)，國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)CAE軟件逐漸市場化，F(xiàn)EPG、紫瑞CAE、Adopt.Smart、KMAS、華鑄CAE等新的一批國內(nèi)自主研發(fā)的CAE軟件逐漸嶄露頭角。1965年 馮康數(shù)學(xué)家獨(dú)立提出有限元方法 2000年至今 國內(nèi)自主CAE技術(shù)逐漸市場化60年代-70年代 國內(nèi)CAE基礎(chǔ)理論發(fā)展期1979年 馮鐘越 研制成功了航空結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)HAJIF-I1985年 李希明 研制成功了航空結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)HAJIF-III90年代-2000年 國內(nèi)自主CAE受國外引進(jìn)軟件擠壓80年代-90年代 國內(nèi)自主CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展

17、期1960年1970年1980年1990年2000年2010年2015年1973年 錢令希教授發(fā)表”結(jié)構(gòu)力學(xué)中最優(yōu)化設(shè)計”的文章FEPG、紫瑞CAE、Adopt.Smart、KMAS、華鑄CAE等新的一批國內(nèi)自主研發(fā)的CAE軟件逐漸嶄露頭角1980年 多單元、多工況、多約束的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計DDDU系統(tǒng) 1981年 管德 研制成功了航空結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)HAJIF-II1977年 鐘萬勰研制成功了通用性相當(dāng)強(qiáng)的大型組合結(jié)構(gòu)分析程序JIGFEX1982年 林夢鶴 研制成功飛機(jī)結(jié)構(gòu)多約束優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)YIDOYU 1984年 北京大學(xué) 袁明武教授等人研制成功微機(jī)結(jié)構(gòu)分析通用程序SAP84 CAE軟件發(fā)展歷程4

18、.1 CAE軟件分類CAE軟件按其功能分類可以分為通用類軟件和專用類軟件；通用類軟件系統(tǒng)是指可對多種類型的工程和產(chǎn)品的物理力學(xué)性能進(jìn)行分析、模擬、預(yù)測、評價和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著稱；專用類軟件系統(tǒng)針對特定類型的工程或者產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測和優(yōu)化的軟件，因在某個領(lǐng)域的應(yīng)用而見長；常用的通用類和專用類CAE軟件如下所示：此外，自然界中存在著位移（應(yīng)力應(yīng)變）場、溫度場、流體場、電磁場等四個最為基本的物理場，而在工程分析中對應(yīng)這四種分析劃分為結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析與電磁分析，通過分析內(nèi)容的差別，可以將 HYPERLINK /cae/ CAE軟件軟件功能分為

19、上面幾個類別，此外CAE軟件通?？梢詫ξ矬w進(jìn)行單物理場以及多個物理場之間的耦合分析。4.2 CAE軟件基本框架CAE軟件通常需要對用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以得到CAE軟件可以理解的數(shù)據(jù)，以進(jìn)行下一步的計算求解，該過程稱為計算前處理。前處理通常包括如下內(nèi)容：三維實(shí)體建模與參數(shù)化建模，構(gòu)件的布爾運(yùn)算，有限元自動剖分與節(jié)點(diǎn)自動編號，節(jié)點(diǎn)參數(shù)自動生成，荷載與材料數(shù)據(jù)輸入與公式化導(dǎo)入， 節(jié)點(diǎn)荷載自動生成，有限元模型信息自動生成。數(shù)據(jù)經(jīng)過前處理后，就可以進(jìn)行有限元分析，有限元分析內(nèi)容如下所示：有限單元庫，材料庫及相關(guān)算法庫，約束處理算法，靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫及相應(yīng)的有限元系統(tǒng)組裝模塊庫，單

20、元內(nèi)物理場計算等。除了上述的分析外，還經(jīng)常包括不同領(lǐng)域的有限元分析子系統(tǒng)，內(nèi)容如下：線性靜力分析子系統(tǒng),動力及高速碰撞分析子系統(tǒng),振動模態(tài)分析子系統(tǒng),非線性分析子系統(tǒng),多體耦合與接觸分析子系統(tǒng),熱分析與熱-力耦合分析子系統(tǒng),。經(jīng)過有限元分析后得到的數(shù)據(jù)，往往還需要繼續(xù)加工，得到工程師熟悉的容易理解的數(shù)據(jù)才能在工程上取得更為廣泛和簡便的應(yīng)用。這個過程稱為數(shù)據(jù)后處理，主要內(nèi)容如下：有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，各種物理量的加工與顯示，根據(jù)設(shè)計要求對工程/產(chǎn)品按工程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計數(shù)據(jù)檢驗(yàn)， 優(yōu)化設(shè)計，配筋設(shè)計與繪制設(shè)計圖，.4.3 CAE軟件發(fā)展歷程4.3.1 CAE軟件發(fā)展歷程 CAE軟件編年史1960

21、-1970 探索起源期1960年，Ray W. Clough教授發(fā)表一篇名為The Finite Element in Plane Stress Analysis的論文，并第一次正式提出了有限元法(Finite Element Method)。1963年，Wilson教授和Clough教授為了教授結(jié)構(gòu)靜力與動力分析而開發(fā)了SMIS（Symbolic Matrix Interpretive System），其目的是為了彌補(bǔ)在傳統(tǒng)手工計算方法和結(jié)構(gòu)分析矩陣法之間的隔閡。1969年，Wilson教授在第一代程序的基礎(chǔ)上開發(fā)的第二代線性有限元分析程序就是著名的SAP（Structural analys

22、is program），而非線性程序則為NONSAP。1963年，Richard MacNeal博士和Robert Schwendler先生聯(lián)手創(chuàng)辦了MSC公司，并開發(fā)第一個軟件程序，名為SADSAM（Structural Analysis by Digital Simulation of Analog Methods）即數(shù)字仿真模擬法結(jié)構(gòu)分析，是著名的Nastran程序的前身。1967年，在NASA的支持下SDRC公司成立，并于1968年發(fā)布了世界上第一個動力學(xué)測試及模態(tài)分析軟件包，1971年推出商業(yè)用有限元分析軟件Supertab。19701990 蓬勃發(fā)展期1971年，任教于Brown大

23、學(xué)的Pedro Marcal創(chuàng)建了MARC公司，并推出了第一個商業(yè)非線性有限元程序MARC。1973年，ESI集團(tuán)成立于法國巴黎，并在80年代初首先把DYNA的程序商業(yè)化，命名為PAM-CRASH。1975年，在MIT任教的Bathe博士在NONSAP的基礎(chǔ)上發(fā)表了著名的非線性求解器ADINA (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis)。1977年，Mechanical Dynamics Inc.(MDI)公司成立，致力于發(fā)展機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，其軟件ADAMS應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真分析。1979年，LMS公司成立于成立比利時魯

24、文，LMS主要提供包括虛擬仿真軟件、試驗(yàn)系統(tǒng)和工程咨詢服務(wù)等獨(dú)特的組合方案。1982年，Structurra1 Research and Analysis Corporation（簡稱SRAC）成立，1985年SRAC推出了在微機(jī)上運(yùn)行的COSMOS/M，并在1993年推出了快速有限元算法FFEPlus。1983年，ETA公司成立于美國汽車城底特律，并與LSTC公司聯(lián)合開發(fā)板成形模擬的專用軟件DYNAFORM。1983年，AAC公司成立，推出COMET程序，主要用于噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲優(yōu)化分析等領(lǐng)域。1984年，ALGOR公司成立，ALGOR公司在購買SAP5 源程序和 vizicad 圖象處理軟件

25、后，同年推出 ALGOR FEAS（Finite Element Analysis System）。1985年，Alatir公司成立，于1989年發(fā)布了著名的前后處理軟件HyperMesh，并在2000年將其產(chǎn)品整合后發(fā)布了HyperWorks。1986年，SAMTECH公司成立，SAMTECH的軟件產(chǎn)品專注于機(jī)械系統(tǒng)虛擬仿真、結(jié)構(gòu)有限元分析和多學(xué)科優(yōu)化的軟件工具。1988年，F(xiàn)luent公司成立，推出的通用CFD軟件包FLUENT在CFD領(lǐng)域得到了很高的評價，并且已經(jīng)成為了CFD領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1988年，John Hallquist創(chuàng)建LSTC公司，將LS-DYNA2D、LS-DYNA3D

26、、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一個軟件包，稱為LS-DYNA。而由J.O.Hallquist主持開發(fā)完成的DYNA程序系列被公認(rèn)為是顯式有限元程序的鼻祖和理論先導(dǎo)，是目前所有顯式求解程序的基礎(chǔ)代碼。1988年，F(xiàn)lomerics公司成立，提供用于空氣流及熱傳遞的分析程序。19902010 成熟壯大期1992年，NUMECA國際公司在布魯塞爾自由大學(xué)流體力學(xué)系主任查爾斯-赫思（Charles HIRSCH)教授的倡導(dǎo)下成立。其核心軟件是在該系8090 年代為歐洲宇航局(ESA)編寫的CFD軟件EURANUS的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。 進(jìn)入90年后，CAE領(lǐng)域呈現(xiàn)出了大魚吃小魚

27、的市場局面，大的軟件公司為了提升自己的分析技術(shù)、拓寬自己的應(yīng)用范圍尋找機(jī)會收購、并購小的、專業(yè)的軟件商，因此CAE軟件本身的功能得到了極大的提升。 21世紀(jì)后，早期的三大軟件商MSC、ANSYS、SDRC的命運(yùn)各不相同： SDRC被EDS收購后與UGS進(jìn)行了重組，其產(chǎn)品I-DEAS已經(jīng)逐漸的淡出了人們的視線； MSC自從Nastran被反壟斷拆分后一蹶不振，2009年7月被風(fēng)投公司STG收購，前途至今還不明朗； ANSYS收購了Fluent、CFX、Ansoft等眾多知名廠商后，逐漸的塑造了一個體系規(guī)模龐大、產(chǎn)品線極為豐富的仿真平臺。 另外，ABAQUS、Altair HyperWorks、L

28、MS、COMSOL、SolidWorks simulation等CAE軟件也逐漸的發(fā)展壯大起來。 CAE軟件紀(jì)傳史為了滿足宇航工業(yè)對結(jié)構(gòu)分析的迫切需求，NASA于1966年提出了發(fā)展世界上第一套泛用型的有限元分析軟件Nastran(NASA STRuctural ANalysis Program)的計劃，MSC.Software則參與了整個Nastran程序的開發(fā)過程。 1969年NASA推出了其第一個NASTRAN版本，稱為COSMIC Nastran。之后MSC繼續(xù)的改良Nastran程序并在1971年推出MSC.Nastran。 1972年，UAI公司發(fā)布基于COSMIC NASTRAN

29、的UAI Nastran軟件。 1985年，CSAR公司發(fā)布了基于COSMIC NASTRAN的CSAR Nastran軟件。 1999年，MSC收購了UAI和CSAR，成為市場上惟一一家提供Nastran商業(yè)代碼的供應(yīng)商。而在此后的幾年，獨(dú)自享有源代碼的MSC Nastran軟件價格不斷上漲，但是其功能和服務(wù)卻沒有得到相應(yīng)的提升，從而引發(fā)大量客戶的抱怨，為此NASA則向美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會(FTC)提出了申訴。 美國FTC判“MSC Nastran壟斷”，MSC Nastran源代碼須公開，而這一決定也引來了UGS公司加入到Nastran的市場中來。而后，UGS根據(jù)MSC所提供的源代碼、測試案

30、例、開發(fā)工具和其他技術(shù)資源開發(fā)出了NX Nastran。至此，源于NASA的Nastran一分為二，齊頭并進(jìn)，為用戶帶來了更多的新技術(shù)與服務(wù)。 1967年在NASA的支持下SDRC公司成立，并于1968年發(fā)布了世界上第一個動力學(xué)測試及模態(tài)分析軟件包，1971年推出商業(yè)用有限元分析軟件Supertab(后并入I-DEAS軟件中，這也就是為什么I-DEAS作為一款設(shè)計軟件其有限元分析還如此強(qiáng)大的原因)。 2001年SDRC公司被EDS所收購，并將其與UGS合并重組。 SDRC的有限元分析程序演變成了NX中的I-deas NX Simulation，與NX Nastran一起成為了NX產(chǎn)品生命周期中

31、的仿真分析中的重要組成部分。 2009年，西門子35億美元收購UGS公司。 70年代初當(dāng)時任教于Brown大學(xué)的Pedro Marcal創(chuàng)建了MARC公司，并推出了第一個商業(yè)非線性有限元程序MARC。雖然在MARC在1999年被MSC公司收購，但其對有限元軟件的發(fā)展起到了決定性的推動作用。 David Hibbitt是Pedro Marcal在Brown的博士生，David Hibbitt與Pedro Marcal合作到1972年，隨后Hibbitt與Bengt Karlsson和Paul Sorenson于1978年共同建立HKS公司，推出了Abaqus軟件，使ABAQUS商業(yè)軟件進(jìn)入市場。

32、因?yàn)樵摮绦蚴悄軌蛞龑?dǎo)研究人員增加用戶單元和材料模型的早期有限元程序之一，所以它對軟件行業(yè)帶來了實(shí)質(zhì)性的沖擊。 2005年，ABAQUS被達(dá)索公司收購。 1997年，SolidWorks被達(dá)索公司收購。 1997年，達(dá)索公司發(fā)布CATIA。 2011年，達(dá)索公司收購Isight。 1988年，MSC在DYNA3D的框架下開發(fā)了MSC.Dyna并于1990年發(fā)布第一個版本，隨后于1993年發(fā)布了著名的MSC.Dytran。 1977年Mechanical Dynamics Inc.(MDI)公司成立，致力于發(fā)展機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，其軟件ADAMS應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真分析。后被MSC公司收

33、購，成為MSC分析體系中一個重要的組成部分。 2002年，MSC公司收購EASY5。 DYNA程序由當(dāng)時在美國Lawrence Livermore國家實(shí)驗(yàn)室的John Hallquist編寫。之所以說DYNA神奇，是因?yàn)樵诂F(xiàn)在我們熟知的眾多軟件中，都可以發(fā)現(xiàn)DYNA的蹤跡，因此LS-DYNA系列也被公認(rèn)為顯式有限元程序的鼻祖。1988年，John Hallquist自己創(chuàng)建LSTC(Livermore Software Technology Corporation)公司，發(fā)行和擴(kuò)展DYNA程序商業(yè)化版本LS-DYNA。 在20世紀(jì)80年代，DYNA程序被法國ESI公司商業(yè)化，命名為PAM-CR

34、ASH，現(xiàn)已成為了ESI的明星產(chǎn)品。除此之外，ESI公司還有多個被人熟知的軟件，如鑄造軟件ProCAST，鈑金軟件PAM-STAMP，焊接軟件SYSWELD，振動噪聲軟件VA One，空氣動力學(xué)軟件CFD-FASTRAN，多物理場軟件CFD-ACE+等等。 1983年，ETA公司成立于美國汽車城底特律，并與LSTC公司聯(lián)合開發(fā)板成形模擬的專用軟件DYNAFORM。 ANSYS收購了Century Dynamics公司，把該公司以DYNA程序開發(fā)的高速瞬態(tài)動力分析軟件AUTODYN納入到ANSYS的分析體系中。并且在1996年，ANSYS與LSCT公司合作推出了ANSYS/LS-DYNA。 20

35、03年，ANSYS公司出資2100萬美元收購AEA公司的CFX軟件業(yè)務(wù)。 2006年，ANSYS公司已成功完成對Fluent的收購活動，共花費(fèi)六百萬股普通股和將近2.99億美元的現(xiàn)金。 2008年，全球仿真技術(shù)及產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計軟件供應(yīng)商ANSYS公司宣布，與Ansoft公司雙方簽署一項(xiàng)最終協(xié)議，據(jù)此ANSYS將以收購總價約8.32億美元（含現(xiàn)金和股票）收購Ansoft公司。 1963年在加州大學(xué)Berkeley分校，Edward L.Wilson教授和Ray W. Clough教授為了教授結(jié)構(gòu)靜力與動力分析而開發(fā)了SMIS（Symbolic Matrix Interpretive System）

36、，其目的是為了彌補(bǔ)在傳統(tǒng)手工計算方法和結(jié)構(gòu)分析矩陣法之間的隔閡。1969年，Wilson教授在第一代程序的基礎(chǔ)上開發(fā)的第二代線性有限元分析程序就是著名的SAP（Structural analysis program），而非線性程序則為NONSAP。 1975年在MIT任教的Bathe博士在NONSAP的基礎(chǔ)上發(fā)表了著名的非線性求解器ADINA (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis)，而在1986年ADINA R&D Inc.成立以前，ADINA軟件的源代碼是公開的，即著名的ADINA81版和ADINA84版本的fortran源程序，

37、后期很多有限元軟件都是根據(jù)這個源程序所編寫的。 1984 年，ALGOR公司成立于，總部位于賓州的匹茲堡，ALGOR公司在購買SAP5 源程序和 vizicad 圖象處理軟件后，同年推出 ALGOR FEAS（Finite Element Analysis System）。 2009年，歐特克公司(Autodesk Inc.)公布訂立定奪性協(xié)議，以3400萬美元收購ALGOR公司。此次收購將加深歐特壓抑造業(yè)處理計劃的競爭力，進(jìn)一步豐富和健全歐特克數(shù)字化樣機(jī)產(chǎn)品線，顯明加深該處理計劃在模仿分析方面的能力。 1995 年， CFX 收購了旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域著名的加拿大 ASC 公司，推出了專業(yè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械

38、設(shè)計與分析模塊 CFX-Tascflow 。 1995年，F(xiàn)LUENT 收購最大對手FDI公司。 1997年，F(xiàn)LUENT 收購polyflow公司。 1985年，Alatir公司成立，于1989年發(fā)布了著名的前后處理軟件HyperMesh。 在2000年將其產(chǎn)品整合后發(fā)布了HyperWorks。 2006年，Altair 宣布與總部位于法國Antony的Mecalog Group達(dá)成收購協(xié)議。Altair公司將收購Mecalog Group及其計算機(jī)輔助工程(CAE)軟件RADIOSS。Mecalog是一家世界領(lǐng)先的瞬態(tài)和非線性CAE技術(shù)的開發(fā)者，該技術(shù)用于汽車安全性和其他碰撞事件的仿真。根

39、據(jù)收購協(xié)議，Altair公司將收購Mecalog Group在全球的銷售力量、軟件開發(fā)和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)。這筆交易的財務(wù)條款將不會被公開。 2007年，Altair宣布與總部位于意大利都靈的Hicare SRL一家著名的商務(wù)智能(BI)軟件公司達(dá)成收購要約。Hicare 是Lilith 企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器商務(wù)智能軟件的開發(fā)者，該軟件為客戶提供了強(qiáng)大的決策系統(tǒng)，以其無以倫比的圖形和報告功能實(shí)現(xiàn)了信息的交互可視化。 2010年，Altair 宣布已經(jīng)與 SimLab 公司簽訂了收購協(xié)議。SimLab 公司總部位于美國加利福尼亞州，專門為汽車和重型機(jī)械行業(yè)的動力總成系統(tǒng)提供高度自動化的、準(zhǔn)確的有限元建模解

40、決方案。在協(xié)議中，Altair 將收購 SimLab技術(shù)及其研發(fā)工程師團(tuán)隊(duì)，并將投入到 HyperWorks 計算機(jī)輔助工程（CAE）軟件研發(fā)中。 2011年，Altair宣布成功收購ACUSIM Software, Inc. (ACUSIM). ACUSIM軟件公司成立于1992年，總部位于美國加利福尼亞州的山景城（Mountain View）。ACUSIM是領(lǐng)先的強(qiáng)大的可拓展性及高精度的計算流體力學(xué)（CFD）求解器解決方案領(lǐng)域的開發(fā)者。ACUSIM的CFD技術(shù)及其團(tuán)隊(duì)將并入Altair HyperWorks 計算機(jī)輔助工程（CAE）軟件的組成和運(yùn)作中。 1979年，LMS公司成立于成立比利

41、時魯文，LMS主要提供包括虛擬仿真軟件、試驗(yàn)系統(tǒng)和工程咨詢服務(wù)等獨(dú)特的組合方案。2007年，LMS國際公司成功地100%獨(dú)家收購法國Imagine公司。通過此次并購，LMS進(jìn)一步擴(kuò)展了現(xiàn)有的功能品質(zhì)仿真以及物理樣機(jī)測試業(yè)務(wù)，建立了一套完整的對機(jī)械和機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、實(shí)物測試的解決方案。 2010年，LMS國際公司宣布全資收購Emmeskay。此次收購對于LMS來說，是一個重要的里程碑。它完善了LMS對于智能多物理系統(tǒng)仿真，為模型驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)提供全新的應(yīng)用模塊和服務(wù)的世界一流的解決方案，并且鞏固了LMS作為世界工程創(chuàng)新者的領(lǐng)導(dǎo)地位，其擁有一系列獨(dú)特的試驗(yàn)和仿真軟件及相關(guān)的工程咨詢服務(wù)。

42、2011年，LMS公司正式宣布收購SAMTECH公司(全球CAE和結(jié)構(gòu)分析軟件供應(yīng)商)60%的股權(quán)，成為最大的控股股東。SAMTECH的加入將深化LMS的測試與機(jī)電液仿真技術(shù)優(yōu)勢，幫助客戶更好運(yùn)用新興的基于模型的系統(tǒng)工程方法，提高產(chǎn)品競爭力，獲得更多的市場份額。 2011年，ANSYS公司以3.1億美元現(xiàn)金收購模擬軟件提供商Apache Design Solutions。此次收購Apache Design Solutions將有助于填補(bǔ)ANSYS在集成電路解決方案領(lǐng)域的空白。 FEMLAB 最初版本是集成于MATLAB 軟件中的一個專業(yè)有限元工具包，目前的最新版本FEMLAB 3.0 已完全獨(dú)

43、立成一套功能強(qiáng)大的軟件，并可與MATLAB 中的Toolboxes 及Simulink 無縫結(jié)合。 2005年，F(xiàn)EMLAB正式更名為COMSOL Multiphysics。 1988年，F(xiàn)lomerics公司成立，提供用于空氣流及熱傳遞的分析程序。1999年，英國Flomerics公司并購了知名電磁場仿真軟件公司KCC，KCC公司由TLM（傳輸線矩陣法）的創(chuàng)始人PETER B.JOHNS在上世紀(jì)七十年代末建立，F(xiàn)LO/EMC的核心采用了KCC公司成熟的高級TLM求解器并結(jié)合了Flomerics公司強(qiáng)大的前后處理技術(shù)。 1992年，NUMECA國際公司在布魯塞爾自由大學(xué)流體力學(xué)系主任查爾斯-赫

44、思（Charles HIRSCH)教授的倡導(dǎo)下成立。其核心軟件是在該系8090 年代為歐洲宇航局(ESA)編寫的CFD軟件EURANUS的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。 1981年,PHOENICS發(fā)布第一個版本PHOENICS-81,PHOENICS程序是世界最早的計算流體與計算傳熱學(xué)(CFD/NHT)商用軟件，它是國際計算流體與計算傳熱的主要創(chuàng)始人、英國皇家工程院院士D.B.SPALDING教授及40多位博士近30年心血的典范之作。PHOENICS是 Parabolic Hyperbolic Or Elliptic Numerical Integration Code Series 幾個字母的縮寫，

45、這意味著只要有流動和傳熱都可以使用Phoenics來模擬計算。PHOENICS可以用來模擬流體流動、傳熱、化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)現(xiàn)象。 ANSA是目前公認(rèn)的全球最快捷的CAE前處理軟件，也是一個功能強(qiáng)大的通用CAE前處理軟件。ANSA具有很多獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)特色，因而使得它比之其他同類軟件具有非常高的效率和能力，并在全球范圍得到了非常廣泛的應(yīng)用，包括汽車、航天航空、電子、船舶、鐵路、土木等工業(yè)領(lǐng)域。 STAR-CD是Computational Dynamics公司開發(fā)出來的全球第一個采用完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)和有限體積方法來研究工業(yè)領(lǐng)域中復(fù)雜流動的流體分析商用軟件包。STAR-CD能夠?qū)^大部分典型物理現(xiàn)

46、象進(jìn)行建模分析，并且擁有較為高速的大規(guī)模并行計算能力，還可以應(yīng)用到工業(yè)制造、化學(xué)反應(yīng)、汽車動力、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等其他許多領(lǐng)域的流體分析，此外STAR-CD可以同全部的CAE工具軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行連接對口，大大方便了各種工程開發(fā)與研究。 ProCAST由法國ESI公司開發(fā)的綜合的鑄造過程軟件解決方案，有20多年的歷史，提供了很多模塊和工程工具來滿足鑄造工業(yè)最富挑戰(zhàn)的需求。基于強(qiáng)大的有限元分析，它能夠預(yù)測嚴(yán)重畸變和殘余應(yīng)力，并能用于半固態(tài)成形，吹芯工藝，離心鑄造，消失模鑄造、連續(xù)鑄造等特殊工藝。 Flow-3D，從1985年正式推出，采用CFD解算技術(shù)。工程師能夠根據(jù)自行定義多種物理模型，應(yīng)用於各種不同的

47、工程領(lǐng)域。主要用于預(yù)測自由液面流動（free-surface flows）。 MAGMA SOFT是全球最大的專業(yè)鑄造仿真分析軟件公司，為全球超過800家客戶提供解決生產(chǎn)，制造過程，模具設(shè)計的全面工具。 1983年，AAC公司成立，推出COMET程序，主要用于噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲優(yōu)化分析等領(lǐng)域。 1982年，Structurra1 Research and Analysis Corporation（簡稱SRAC）成立，1985年SRAC推出了在微機(jī)上運(yùn)行的COSMOS/M。4.3.2 CAE主要軟件發(fā)展歷程 MSC發(fā)展歷程近來MSC.Softwar公司風(fēng)起云涌，曾經(jīng)作為全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD

48、)技術(shù)供應(yīng)商， 多年來始終引領(lǐng)著世界CAE領(lǐng)域的發(fā)展方向和營業(yè)額占據(jù)著業(yè)界榜首，其主要產(chǎn)品MSC.Nastran在航空業(yè)被美國聯(lián)邦航空管理局認(rèn)證為領(lǐng)取飛行器適航證指定的唯一驗(yàn)證軟件；在船舶業(yè)被世界十大頂級船級社中有8家采用作為船舶分析的驗(yàn)證軟件。如今由一家私人風(fēng)險公司STG進(jìn)入成為最大股東而完成了新一輪股權(quán)洗牌，引起了業(yè)界廣泛關(guān)注。該公司的發(fā)展歷程如下： 1963年由Richard MacNeal博士和Robert Schwendler先生聯(lián)手創(chuàng)辦MSC.Software公司，并由此開發(fā)第一個分析軟件程序 SADSAM即數(shù)字仿真結(jié)構(gòu)分析法； 1965年MSC公司參與美國國家太空總署(NASA)

49、開發(fā)有限元分析Nastran計劃。當(dāng)時市場上有三家公司共同經(jīng)營Nastran軟件，他們是1972年發(fā)布基于COSMIC NASTRAN的UAI 公司Nastran軟件；1985年發(fā)布基于COSMIC NASTRAN的CSAR公司Nastran軟件； 1972年MSC公司經(jīng)過完善和維護(hù)，推出商業(yè)化產(chǎn)品MSC.Nastran并很快得到市場認(rèn)可； 1982年MSC公司在美國紐約證券交易所（NYSE）上市，經(jīng)過一連串并購行動和整合：1989年收購流體CAE軟件公司Pisces International，1993年收購CAD供應(yīng)廠商Aries Technology公司，1994年收購當(dāng)時全球第二大CA

50、E公司PDA Engineers，1998年收購機(jī)構(gòu)動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)仿真軟件公司Knowledge Revolution，1999年收購頂尖高度非線性CAE軟件公司 MARC，重新整合后的產(chǎn)品線已經(jīng)配備了圖形前后處理工具，從原先計算分析核心程序，形成了整體的多學(xué)科聯(lián)合解決方案； 1999年MSC收購了UAI和CSAR，成為市場上惟一一家提供Nastran商業(yè)代碼的供應(yīng)商，成為市場上獨(dú)家提供Nastran商業(yè)代碼的供應(yīng)商； 2001年4月MSC.Software與IBM/達(dá)索（DASSAULT,CATIA）結(jié)成全球性戰(zhàn)略聯(lián)盟，共同向客戶提供內(nèi)容廣泛的產(chǎn)品生命周期管理PLM（Product Life

51、cycle Management）集成分析和仿真分析軟件包。從此以后公司發(fā)展成集CAD/CAE軟件到系統(tǒng)/硬件及工程咨詢服務(wù)一體化，能夠提供全方位整體解決方案的公司； 2001 因遭美國國家太空總署（NASA）投訴，被美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會(FTC)判“MSC Nastran壟斷”成立，遭遇反壟斷的強(qiáng)行拆分，MSC NASTRAN源代碼公開，UGS公司隨之加入。同時MSC開發(fā)出MD Nastran； 2003 UGS購得MSC Nastran的源代碼、測試案例、開發(fā)工具和其他技術(shù)資源，許多很多資深的Nastran專家加入到UGS 開發(fā)隊(duì)伍中去（MSC首席算法專家Dr. Louis Komzsik；

52、MSC數(shù)值計算專家Dr. Tom Kowalski；MSC和UAI程序開發(fā)人員Mr. Ken Burrell；MSC市場負(fù)責(zé)人Mr. Richard Bush），在此基礎(chǔ)上開發(fā)并推出了NX Nastran。 2006年MSC在NASDAQ上市，標(biāo)志著公司增強(qiáng)了市場透明度，在產(chǎn)生更高的交易額的同時增加了流動性； 2007年UGS被西門子收購，其后2008年推出了NX6產(chǎn)品，將同步建模技術(shù)集成到NX，使其在設(shè)計、仿真和制造能力方面更具有競爭力； 2009年MSC公司被私人風(fēng)險公司Symphony Technology Group收購。 STG進(jìn)入MSC公司，作為大股東收購后,NASDAQ公布的股權(quán)

53、結(jié)構(gòu)隨著發(fā)生些許變化，從以上表格中可以看出，掌握MSC股權(quán)排名較前的流通股股東里面，依然保持全部是投資公司的記錄，包括熟悉的摩根斯坦利。 ANSYS發(fā)展歷程CAE軟件公司ANSYS的發(fā)展軌跡從另外角度，即對于從純技術(shù)出身的科學(xué)家到軟件系統(tǒng)的成長歷程更有所啟發(fā):1963年，ANSYS的創(chuàng)辦人 John Swanson博士任職于美國賓州匹茲堡西屋公司。因?yàn)楣ぷ餍枰赪ilson博士原有的有限元法熱傳導(dǎo)程序上編寫了計算加載溫度和壓力的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移，程序命名為STASYS (Structural Analysis SYStem)； 1969年離開西屋，在臨近匹茲堡的家中車庫創(chuàng)立了他自己的公司Swa

54、nson Analysis Systems Inc (SASI)。用打洞器在計算機(jī)輸入卡上打洞寫程序，并租用美國鋼鐵公司的大型計算機(jī)； 1970年底前，商用軟件ANSYS宣告誕生，而西屋也成為他的第一個顧客； 1979年左右，ANSYS 3.0版開始可以在VAX 11-780迷你計算機(jī)上執(zhí)行； 1984年，ANSYS 4.0開始支持PC。當(dāng)時使用的芯片是Intel 286，使用指令互動的模式，可以在屏幕上繪出簡單的節(jié)點(diǎn)和元素。不過這時后還沒有Motif規(guī)格的圖型界面； 1989年未，SASI采用與Compuflo合作方式，將ANSYS 5.0版和FLOTRAN合并被宣稱為無接縫的界面整合。19

55、94年的5.1版FLOTRAN則已經(jīng)完全整合成ANSYS的一部份； 1994年，Swanson博士意識到“隨著業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，我發(fā)現(xiàn)市場和銷售在業(yè)務(wù)中愈來愈重要，這個領(lǐng)域我未被培訓(xùn)過，我對其也沒多大興趣。我寧愿專注于我的真愛仿真技術(shù)?！币虼酥鲃犹岢鲎尦鍪紫瘓?zhí)行官的位置、賣掉絕大部分個人股票。同年Swanson Analysis Systems, Inc.被TA Associates并購，宣布新公司名稱為ANSYS； 1996年，ANSYS于NASDAQ上市成為公開控股公司，結(jié)束了二十六年私人控股的歷史。同年ANSYS開始支持LS-DYNA； 1997至1998年間，ANSYS開始向美國大學(xué)發(fā)送

56、教育版，期望能從學(xué)生及學(xué)校扎根推廣ANSYS； 2001年先后并購了CADOE S.A 及ICEM CFD Engineering； 2003年ANSYS完成了對計算流體動力學(xué)仿真分析軟件CFX的收購； 2006年ANSYS公司收購了在流體仿真領(lǐng)域著名軟件Fluent公司； 2008年ANSYS收購了在電路和電磁仿真領(lǐng)域相當(dāng)規(guī)模的美國Ansoft公司； 通過收購和整合，目前ANSYS公司已經(jīng)成為全球上產(chǎn)品線最齊備的商業(yè)CAE軟件公司，而MSC由新的風(fēng)險投資公司進(jìn)入，也意味著新一輪資產(chǎn)重組和競爭格局將會發(fā)生變化。采用收購兼并的方式能以較短的時間擴(kuò)充產(chǎn)品線，形成整體解決方案，同時盡快整合產(chǎn)業(yè)鏈，滿

57、足市場需要。不同領(lǐng)域CAE仿真基本原理和相關(guān)軟件介紹5.1力學(xué)仿真計算計算力學(xué)是根據(jù)力學(xué)中的理論，利用高性能計算機(jī)和各種數(shù)值方法，解決力學(xué)中的實(shí)際問題的一門新興學(xué)科。它橫貫力學(xué)的各個分支，不斷擴(kuò)大各個領(lǐng)域中力學(xué)的研究和應(yīng)用范圍，同時也在逐漸發(fā)展自己的理論和方法。計算力學(xué)可分為計算固體力學(xué)分析、計算流體力學(xué)分析和流固耦合分析，根據(jù)應(yīng)用范圍來分可分為固體力學(xué)、流體力學(xué)、生物力學(xué)等領(lǐng)域。5.1.1計算固體力學(xué)計算固體力學(xué)基本原理固體力學(xué)分析主要根據(jù)材材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、強(qiáng)性力學(xué)、塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論、結(jié)構(gòu)振動理論、斷裂力學(xué)、復(fù)合材料力學(xué)以及疲勞、粘彈性力學(xué)、粘塑性力學(xué)等，研究可變形固體在載荷、溫

58、度、濕度等外界因素作用下，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的位移、運(yùn)動、應(yīng)力、應(yīng)變和破壞等規(guī)律的學(xué)科。其研究內(nèi)容既包括彈性問題、塑性問題和彈塑性問題，又包括線性問題和非線性問題。計算固體力學(xué)（Computational Solid Mechanics），采用離散化的數(shù)值方法，并以電子計算機(jī)為工具，求解固體力學(xué)中各類問題的學(xué)科。計算力學(xué)的一個分支?；痉椒ㄊ牵涸谝呀⒌奈锢砟Ｐ秃蛿?shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用一定的離散化的數(shù)值方法，用有限個未知量去近似待求的連續(xù)函數(shù)，從而將微分方程問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程問題，并利用計算機(jī)求解。在計算固體力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的數(shù)值方法是有限元法，可用于復(fù)雜形狀和非均勻物性的力學(xué)問題的求解。其他數(shù)值方

59、法還有有限差分法、加權(quán)殘量法、邊界元法、有限條法等。前二者的特點(diǎn)是直接對微分方程進(jìn)行離散，但尚不能用于復(fù)雜幾何形狀的力學(xué)問題的求解。后二者區(qū)別于有限元法的是分別只在邊界上或域內(nèi)一個方向上離散，而在域內(nèi)或域內(nèi)另一方向上仍解析地滿足微分方程，從而使未知量減少，可方便地應(yīng)用于一定類型的問題。由于數(shù)值分析方法和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計算固體力學(xué)研究和應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，解題能力成數(shù)量級地提高。常見的工程問題有：靜力學(xué)問題。離散化后歸結(jié)為求解線性代數(shù)方程組，常見于求解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形。特征值問題。離散化后歸結(jié)為求解矩陣的特征值和特征向量問題，常見于求解結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的頻率和振型、穩(wěn)定極限載荷和屈曲形狀。動態(tài)響應(yīng)

60、問題。離散化后得到一常微分方程組，對它可直接數(shù)值積分或利用先求得特征向量將它轉(zhuǎn)換為一組互不耦合的常微分方程，再進(jìn)行積分求解；常見于求解結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)和波的傳播。在解題上，已能對未知量達(dá)幾百萬個的整架飛機(jī)、整艘船艇或整個建筑物進(jìn)行詳細(xì)的靜動力分析，并得到滿意的結(jié)果。對于粘彈（塑）性等物理非線性問題、大變形和后屈曲等幾何非線性問題、含裂紋的非連續(xù)問題、復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)問題以及結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)與流體、變形與熱等耦合問題，計算固體力學(xué)也取得很大進(jìn)展，并在很多重要問題中得到成功的應(yīng)用。對于非線性問題，一般采用增量解法將它們轉(zhuǎn)化為一系列線性問題求解。顯示計算與隱式計算大多數(shù)非線性動力學(xué)問題一般多是采