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现代工程仿真软件不仅具有分析连续介质的功能，如有限元方法计算结构、流体、或电磁场。也有增强了对非连续粒子系统的计算能力，如纯粒子的分子动力学计算，离散元，光滑粒子流体动力学（SPH），以及与有限元耦合的计算。计算粒子系统的首要条件就是能够在模型中产生粒子，包含了粒子的位置，形状，和体积大小等数据。这与有限元分析需要生成含有节点和单元信息的网格类似。

自动化生成仿真粒子的方法

在结构力学领域，很多材料的塑性变形过程是各项异性的，如复合材料，钛合金，增材制造结构，多尺度材料等。这时传统的各项同性屈服准则就无法准确描述此过程，需要有合适的模型来描述各项异性塑性屈服，常用的各项异性屈服函数有：Hill 系列、Barlat 系列、Banabic和 Cazacu等。其中，Hill模型是提出较早，且应用范围广。尤其是在描述正交各向异性材料，Hill模型有着很好的表现，被广泛应用于结构有限元计算中。

正交各项异性Hill 塑性模型

Windows沙盒（Sandbox）是Windows操作系统中自带的虚拟机。对于不确定的应用程序，可以先在沙盒里测试运行。沙盒与当前的操作系统隔离，可以安全地在隔离状态下运行应用程序。沙盒是临时的，关闭后，系统将删除所有软件和文件以及状态。 每次打开应用程序时，都会获得沙盒的全新实例。打开沙盒系统无需安装或购买一份新的操作系统，这是相对于VirtualBox等虚拟机来说一个优势，但是只有在Windows专业版或企业版才有沙盒功能。

沙盒/虚拟机中运行基于OpenGL的应用软件

塑性辊压成型又称冷弯成型，是工业中常用的金属制造与成型方式。是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把金属工件不断进行变形，以制成特定形状。这种成型方式生产效率高，节约材料，增加产品强度，广泛应用于如汽车生产等工业部门。

塑性辊压成型的有限元仿真

通用工程仿真分析软件WELSIM发布了最新的2025R2版本（内部版本号3.1）。相对于上一个版本，2025R2版本含有许多新的功能与增强，能够更好地支持各种类型的工程仿真CAE分析，尤其是瞬态结构动力学分析功能。

WELSIM发布2025R2版本，增强结构动力学计算

塑性变形是指结构在一定外力作用下，材料受力超过屈服极限，由纯弹性应变转变为塑性应变的过程，整个过程也称之为弹塑性变形。工业中塑性变型随处可见，如各种钣金件的冷加工，汽车车身的压铸成型。同时在很多工况下，工程师们要求结构避免发生塑性变形，以避免材料失效。因此塑性分析是结构有限元分析中经常遇到的分析类型。

使用WELSIM进行有限元塑性变形分析

现代结构分析中，常常会遇到多铺层复合材料。这些复合材料常常以板壳的整体结构形式出现，内部由多层铺层叠加而成。铺层的角度，厚度，材料都有可能不同。对于这种符合材料的分析，仿真软件需要提供相关的功能，由用户根据实际材料输入数据。

定义有限元分析中复合材料的多铺层结构

在瞬态动力学分析中，常常需要用到多载荷步分析。本文将从实际操作，演示如何使用WELSIM对超弹材料进行多载荷步的瞬态有限元分析。

超弹橡胶衬垫的多载荷步瞬态动力学分析

通用工程仿真分析软件WELSIM发布了最新的2025R1版本（内部版本号3.0）。相对于上一个版本，2025R1版本含有许多新的功能与增强，能够更好地支持各种类型的工程仿真CAE分析，尤其是增加分子动力学分析计算功能。

WELSIM发布2025R1版本，支持分子动力学计算

LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款优秀的通用分子动力学开源计算软件，基于GPL协议，主要用于模拟原子、分子和宏观颗粒的系统，可以在Windows和Linux操作系统上运行。它由美国Sandia国家实验室开发，适用于从材料科学到生物物理等多个领域的研究。求解器支持丰富的力场，多种原子类型，优秀的求解性能，支持并行和GPU计算等，可计算各种复杂的微观模型。LAMMPS已经广泛用于学术与工业界。目前最新的版本是2024August29，项目方开源了全部代码，同时提供了编译后的可执行程序和大量实例。

使用WELSIM生成LAMMPS求解器输入文件

通用工程仿真分析软件WELSIM发布了最新的2024R2版本（内部版本号2.9）。相对于上一个版本，2024R2版本含有许多新的功能与增强，能够更好地支持各种类型的工程仿真CAE分析。

WELSIM发布2024R2版本，支持更多的开源求解器

自动化测试是现代大型软件的必要组成部分。通过使用大量的无人值守的自动化测试算例，达到维护大型软件产品的稳定性的目的。对于可视化软件，建立自动化测试系统难度大，相关资料少，笔者曾经写过关于工程仿真CAE软件的自动化测试文章，参见《自动化测试大型通用工程仿真CAE软件》《快速创建WELSIM的回归测试算例》，《大型工程仿真CAE软件的自动化回归测试》。本文从软件开发角度，讨论如何使用QtTesting快速实现可视化软件的自动化测试系统。

使用QtTesting建立可视化软件的自动化测试系统

Elmer FEM是一款优秀的通用开源多物理场有限元软件，它由CSC与芬兰大学、研究实验室和工业界合作开发。Elmer求解器基于GPL开源协议，能够计算包括流体动力学、结构力学、电磁学、热传递和声学等物理模型。可以在Windows和Linux操作系统上运行，Elmer FEM已经广泛用于学术与工业界。目前最新的版本是9.0，官方开源了全部代码，同时提供了大量实例与文档。同时提供了安装包，可以直接安装使用。

使用WELSIM生成Elmer FEM求解器输入文件

对于使用CAE进行仿真计算的的用户而言，材料的定义是一个细致且繁琐的过程，细致是因为材料参数对于仿真结果至关重要，需要确认每个参数的准确性；繁琐是当材料较多且含有多种属性时，定义和编辑属性的工作量较大。而采用脚本来定义材料是一个很好的方式。大型通用仿真CAE软件WELSIM可以通过自动化测试系统支持脚本定义材料，对于大量的材料集，可以通过XML脚本实现。

使用脚本批量定义CAE仿真材料数据

现代CAE软件不仅分析功能强大，而且人机可视化界面优异。但有时候仍需对某类模型进行大量的重复计算，即无需人工干预的批处理计算。这种类型的计算往往是对某个参数稍作改变，计算相应结果，以此获得最优的参数，如模型的几何尺寸，材料参数，或边界条件值等。通过批处理计算，可以快速的得到比较好的结论，提高CAE软件使用者的工作效率。

CAE仿真软件的批处理计算

自动化测试系统是现代大型软件的必备设施，通用CAE仿真软件由于功能复杂，维护时间长，对计算结果要求高，因此必须要有自动化测试系统来维护产品的鲁棒性与精确性。除了测试系统以外，海量的测试算例也是重要的知识资产，需要投入大量的开发资源。笔者曾详细介绍了CAE软件的自动化测试相关内容，参见《快速创建WELSIM的回归测试算例》、《大型工程仿真CAE软件的自动化回归测试》二文。本文着重介绍运行工程仿真CAE软件的自动化测试。

自动化测试大型通用工程仿真CAE软件

通用工程仿真分析软件WELSIM发布了最新的2024R1版本（内部版本号2.8）。相对于上一个版本，2024R1版本增加了新的功能，能够更好地支持各种类型的工程仿真CAE分析，尤其是电磁场相关的计算。

WELSIM发布2024R1版本，增强三维电磁场分析

在三维模型CAE仿真分析中，我们常需要选择几何体的内表面，或者选择被遮挡的表面。如结构分析时复杂装配体的接触设置，电磁、流体或热分析时内表面的边界条件等。这对工程仿真软件的前处理模块提出了比较高的要求。

图层演示器用于三维实体内表面的选择

Palace是一款开源的大规模计算电磁学软件包，由亚马逊云端业务实验室（AWS Lab）支持。功能丰富，同时能够在不同的高性能硬件上运行，软件上支持OpenMP, MPI和GPU并行计算。Apache的开源协议也是极为友好。详情参见《使用WELSIM生成电磁计算软件Palace的求解器文件》一文。

Windows环境下编译电磁仿真求解器Palace

GDS是一款通用的二维CAD电子排版格式，大量应用于集成电路与芯片行业。其语法简单，生态广泛，已经是芯片与EDA行业的主要文件格式之一。工程仿真CAE软件涉及面广，会遇到各种类型的文件格式，因此支持GDS文件是现代通用仿真软件的必要功能之一。导入的GDS文件，可以直接应用于热与电磁分析，扩大CAE软件的应用生态，同时提升用户体验。

导入GDS文件进行CAE仿真分析

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