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国产结构分析软件的伟大实践与苦难辉煌

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匿名  发表于 3 天前 |阅读模式
 
  引言
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  长期实践表明,一个工业强国要研制重大装备,就必须要有自主的CAE软件做支撑。现代工业装备的复杂性和成本不断增加,只有更好的性能、更低的成本和更快的研发效率,才能在激烈的竞争中保持优势地位,其成功的核心就是CAE软件,而目前国内使用的绝大部分CAE软件却是从欧美国家进口。以我国国防和工业部门最常使用的结构分析软件为例,目前进口率超过90%,受制于人的形势非常严峻。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  国内年轻的科技工作者可能很难理解,为什么一批年过半百的专家学者一直在为国产CAE软件奋笔疾书、摇旗呐喊。事实上,国产结构分析软件的发展经历过辉煌,也承受过苦难,有过丰富的工程实践,也有过艰难的生存挣扎,曾经与国际先进水平已无限接近,但最终却悄无声息。在国产CAE软件发展较为辉煌的阶段,计算力学界大师级人物纷纷投身其中,各大型军工单位也专门设立软件室来编制仿真软件,计算力学专业成为当时最热门的力学分支之一。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  回顾国产结构分析软件的发展历程,大致可分为辉煌起步(1970S-1990S)、遏制冲击(1990S-2000S)、依赖放弃(2000S-2018)、觉醒突围(2018至今)四个阶段。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  国产结构分析软件发展的四个阶段
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  1、辉煌起步(1970S-1990S)
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  相比于如今国产结构分析软件在功能与性能上同国外商软的巨大差距,我国结构分析软件的起步只是稍晚于国外。上个世纪70年代,国内军工单位、科研院所和高校科研人员在硬件条件和科研经费极为困难的条件下,用手摇计算机和纸带数据录入,克服了缺人、缺钱、缺资料和缺计算资源的困难,经过不懈努力和艰苦攻关,成功研发了HAJIF、JIGFEX、“紫瑞”、“飞箭”、SAP84等系列自主结构分析软件,解决了多个工程领域的结构分析与设计难题,并获得了多项国家级科技进步奖项,可谓起步辉煌。
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  HAJIF软件
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  1976~1979年,以航空工业部牵头、在著名计算力学专家冯钟越的带领下,成功开发了航空结构线性分析有限元程序系统HAJIF-I,这是我国航空领域第一个大型结构静力分析系统,从求解大型复杂结构的规模和效率来看,都达到了同期国外结构分析软件的水平。HAJIF-I在两年内应用到了四种当时在研的飞机型号上,实现了飞机部件与整机结构的变形与应力分析。其后,中国飞机强度研究所又相继研发了HAJIF-II、YIDOYU、HAJIF-Ⅲ、VEP、COMPASS、HAJIF(X)等系列结构分析与优化软件,并六次获得国家科技进步奖。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.comDSC0000.png 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com

中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  图1:HAJIF-Ⅲ研发人员合影
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  JIGFEX软件
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  1981年,大连理工大学在钱令希院士、钟万勰院士的带领下成功研制了通用有限元分析与优化设计软件JIGFEX,将有限元分析同优化设计合二为一,改变了当时结构分析软件只能仿真分析而不能优化设计的观念,并应用到气垫船、重庆长江大桥等工程结构的分析与设计中。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.comDSC0001.png 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com

中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  图2:钱令希与JIGFEX程序开发人员合影
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  FEPG软件
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  1983年,中科院数学所的梁国平教授开始研究有限元程序自动生成系统FEPG,用户只需输入有限元方法所需的各种表达式和公式,即可由FEPG自动生成全部有限元计算的源程序。由于FEPG具有良好的开放性和兼容性,可以广泛应用于多个工业领域,后发展成为“飞箭”公司。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.comDSC0002.png 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com

中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  图3:梁国平教授参加FEPG产品推介
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  SAP84软件
中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  1984年,在美国结构分析软件SAP软件源码的基础上,北京大学力学系袁明武教授主持开发了SAP84。经过大量的自主创新和升级改造,SAP84的功能已远远超过了当时的SAP,并应用到了长江三峡大坝的初步设计、黄河小浪底枢纽工程抗震分析等重大工程中。
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中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.comDSC0003.png 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com

中国CAE 部落 www.caeunion.com 中国CAE 部落 www.caeunion.com  图4:袁明武教授讲述开发SAP84的情景
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