PERMAS是全球最先进的有限元软件系统之一。它以高性能、高品质和可靠性提供完整的工业解决方案,涵盖静力学、动力学、热传导、流体-结构声学及优化等领域。新功能持续推动创新。
由于其优越的软件质量和卓越的表现,在全球许多先进企业有着广泛的应用,在诸如汽车,船舶,航空,航天,工程机械等领域的设计环节扮演着非常重要的角色。在四十年的应用中PERMAS的高效率和可靠性被诸多仿真部门给予了极高的评价。
- 高质量的求解器
- 善长处理大模型和超大模型
- 高效率求解器能极大的节约计算时间
- 先进的算法
- 接触非线性分析强大的收敛性
- 优秀的大变形分析能力
- 动力学分析支持接触,空气弹簧等非线性因素
- 集成优化模块,能高效处理复杂优化问题
PERMAS线性分析基于小位移、小应变和线性材料行为(各向同性或各向异性)的假设进行线弹性计算。因此,本模块通常是建立有限元的第一步分析,然后才有后续的应用分析例如:接触(CA)或材料/几何非线性(NLS)。通过进行彻底的模型检查以确保分析质量(见PERMAS-MQA)。
- 用户可以设置以下动态边界条件:
- 抑制自由度
- 预设定自由度
- 线性约束(MPC)
- 焊接连接WLDS
- 对于自由或部分自由的结构,可以进行准静态分析(惯性释放)。在刚体解耦的基础上计算惯性力,惯性力与施加的力平衡。随后,在施加的载荷和这些惯性力下进行静态分析。
- 用户可以施加不同种类的静载荷
- 计算后能得到以下主要的结果:
- 位移
- 质量和惯性矩
- 进而可以得到其它的计算结果:
- 支反力
- 应力(单元/节点/平滑)和应力合力
- 应变
- 残余力
- 应变能密度,即质量或体积比应变能
本模块允许对模型进行几何非线性分析。其中大位移和小应变(如线弹性材料的行为)是非常重要的假设。另外也支持自动载荷步进控制不同的非线性求解器(比如 Newton-Raphson, Modified Newton-Raphson, Quasi Newton BFGS, Secant Newton, Line search, Arc length 等方法)。非线性特性可用x-y图表示,其中载荷增量可自动或手动选择。
本模块的这一部分允许分析各向同性条件下具有小应变的模型的非线性材料行为:
- 非线性弹性(柯西型)
- 塑性(von Mises, Tresca, Drucker-Prager, Mohr-Coulomb)
- Von Mises屈服准则Power-law型粘塑性
- 蠕变(非线性弹性或塑性)
- 材料的杨氏模量、屈服应力和应力-应变曲线可定义为与温度有关。此外,蠕变计算还具有与时间有关的特性。
对于具有材料非线性的壳单元,可采用三维壳公式的单元族。对于垫圈的建模,可以使用一系列垫圈单元。这些单元被用来定义在通过对真正垫圈实测的力-位移曲线优先方向上的非线性行为。
该功能实现了超弹性材料的大应变变应。有一组完整的体积元件可用于大应变分析。通过指定超弹性材料特性自动选择材料模型:
- Polynomial
- Reduced Polynomial
- Neo Hooke
- Mooney-Rivlin
- Yeoh
- OGDEN
PERMAS V21支持在动力学分析中考虑接触、摩擦、非线性弹簧等因素。比如频率响应分析、模态时域分析、模态叠加法等等。
- MODALTIMEhistory
- MODALFSCoupledTIMEhistory
- DIRECT HARMonic BALance
- MODALHARMonicBALance
- MODALFSCoupledHARMonic BALance
- DIRECT TIMEhistory
- DIRECT FSCoupledTIMEhistory
PERMAS-DEV(动力学/特征值)模块用于计算结构的实际特征值和振型(特征值分析)。采用非常有效的子空间迭代算法,能够求解非常大的特征值问题。
如果模态数量增加,会发现求解时间会不成比例的增加。为此提出了一种将频域分解成若干个部分并分别求解每个部分的移位法。在需要计算大量模态(>5000阶模态)或标准方法需要很长时间才能收敛的情况下,推荐使用MLDR方法。
用DEV和DEVX模块进行特征值分析,并辅以自动多级子结构法。这种方法的优势体现在计算时间主要在读取数据的情况例如大模型计算高模态的案例。模型越大,模态越高,MLDR的加速效率就越明显。
MLDR方法基于模型的自动划分,将完整模型分层表示,从而极大地减少计算时间,是使用多核处理器系统进一步减少计算时间的一大步。
PERMAS提供全面的接触分析功能,其接触收敛能力全球领先,尤其善长处理大规模复杂接触以及大滑移接触问题:
- 通用接触功能。
- 针对大模型(有摩擦和无摩擦)的扩展和高级接触功能(见CAU模块)。
- 针对线性和非线性分析中有位移更新的接触几何(见CAU模块)。
- 使用接触多网格方法求解器缩短大接触模型的计算时间(见CAMG模块)。
- 不管是弹性体之间或者是弹性体与刚体之间的接触边界条件都会被视为非线性。
描述接触有以下几种方法:
- 通过接触对节点对应规范
- 在每个接触区域指定节点集(自动检测节点对应关系)
- 将节点和节点集与面接触对应(不相容网格)
- 面面接触(不相容网格)
定义与不相容网格接触的特征允许接触体的独立网格划分。这从本质上简化了复杂接触面的建模(如齿轮之间的轮齿接触)。接触方向和初始间隙宽度可以明确指定,也可以根据几何形状自动确定。
接触分析可以根据库仑定律处理各向同性或各向异性摩擦接触,包括粘着或滑动。对于大型接触问题和复杂摩擦任务,PERMAS-CAX模块提供了扩展的高级接触分析。
除了纯有限元建模之外,PERMAS还允许定义设计模型及其自动优化。作为针对大型复杂问题设计的完全集成的功能。提供以下设计变量:
- 拓扑优化
- 形状优化(连接件位置排布优化、非线性应力优化)
- 尺寸优化(复合材料参数优化、螺栓直径)
- 样本优化
- 加强筋优化
- 横截面面积、惯性矩和这些特性之间的一般函数,例如梁单元
- 标准深截面的所有参数
- 膜和壳元件的厚度/偏移量/非结构质量
- 弹簧元件的刚度和质量
- 质量元素的质量、阻尼单元的阻尼参数、控制元件的参数、材料参数
- 形状优化的节点坐标
- 使用不兼容的网格(用于定位),无需重新网格
- 设计单元的使用
- 复杂几何形状表面的厚度变化
- 重量限制下的应力均匀化或应力限制下的重量优化
- 结合静态或动态位移限制等参数约束