动力学仿真系统Dassault Systemes SIMULIA Simpack

Dassault Systemes SIMULIA Simpack是一款专业的动力学仿真系统，这款软件可以描述复杂机电系统的运动学及动力 学性能，可以分析系统的振动特性、受力状况以及零部件的运动位移、速度、加速度等。 为了更好地让 广大用户了解到Simpack的产品特点以及行业应用等信息。

新版功能：

1、通用

支持HPC/云计算。可以直接从Simpack启动运行在HPC/Cloud机器上的求解程序

不再支持Windows 32位系统。之前已经不支持Linux 32位系统了，从这一版本开始Simpack仅支持64位系统

2. 接触

移动标记点Moved Marker 96 'Curve-Curve 2D-Contact' 支持Primitive6 'Sweep'类型几何体

PCM 199接触力元支持自接触。支持线性柔性体和非线性SIMBEAM物体，可用于非线性SIMBEAM建立的绳索模型的仿真

PCM 199力元对刚体接触仿真的求解速度大大提高。实现对复杂或精确几何模型的接触分析。

3. 动态弹簧Dynamic Spring

动态弹簧主要用于发动机配气机构，能建立考虑弹簧本身震颤的实体几何弹簧模型

力元223 螺旋弹簧接触力元 现在可以显示特定的曲线，包括所有截面类型的接触情况和多段截面的详细视图

力元223 螺旋弹簧接触力元支持椭圆类型金属线截面，通过近似为圆形截面处理

动态弹簧直接生成SIMBEAM定义。“SIMBEAM”类型的动态弹簧模型现在可以生成具有完整SIMBEAM部件属性的模型，而不是引用SIMBEAM生成的.fbi文件的模型。这种变化的主要优点是，可以方便地切换到基于非线性SIMBEAM的弹簧。请注意，SIMBEAM类型的动态弹簧仍然可以选择以旧方式生成，即，引用SIMBEAM生成的.fbi文件

动态弹簧可选内侧和外侧导向。在发动机配气系统仿真中，弹簧通常有一个内部导向和一个外部导向。弹簧几何文件（smd）通过关键词实现导向以及定义导向几何和刚度/阻尼信息

Dynamic Spring Generator生成的所有模型以“New”为默认求解器

4、基于FE的柔性体

支持Nastran CONM1单元并忽略不识别的Nastran 卡片

柔性体铰接的To 标记点可以定义方向

直接施加在柔性体节点上的力现在可以选择性地写入结果文件，并在Simpack Post中查看，支持所有的柔性体类型，即线性和非线性SIMBEAM、线性和非线性基于有限元的柔性体、柔性轨道以及联合仿真

对于自由浮动的线性柔性体，可以选择手动设置质量、重心和惯性张量。如果质量特性由手动设定，不考虑质量对变形的影响

Result Element 50名称由原来的 'Strain Gauge'更名为'Flexible Body Probe'。除了应变信息外，还可以测量运动学数据、应力数据

提升非线性柔性体技术提供。使用Abaqus软件通过模态缩减技术生成非线性柔性体，已在风机叶片上进行了测试。帮助文档中有风机非线性柔性叶片的设置和使用教程

5、FMU接口

帮助中增加了FMU导入和导出教程

实时FMU生成。Simpack FMU导出功能具有包含实时解算器功能的选项。有了这个新功能，可以将一个完整的Simpack模型导出到一个独立的FMU中进行联合仿真（仅限FMI版本2.0和Linux 64位），还可以选择包含实时功能。这种FMU可以在实时Linux环境中运行，该环境可以导入FMU进行协同仿真（FMI 2.0版本），如dSPACE 和Concurrent

6、齿轮

力元225 输出值中包含过早/较后的啮合信息

力元225现在提供了第三种方法'Web./Ban. (Load-dep.)’用于计算齿接触刚度。其基于现有的Weber-Banaschek模型，但考虑了负载相关的赫兹接触刚度。现有的Weber-Banaschek方法已重命名为‘Web./Ban. (Steiner)’，并提供了一个新的调试参数'Hertzianscaling factor'，用于缩放接触刚度

7、Matlab接口

MatSIM接口支持定步长求解器，之前只支持变步长求解器

支持Matlab/Simulink 2018b版本。Simpack与其他软件的版本兼容信息请点击：https://www.3ds.com/support/hardware-and-software/simulia-system-information/simpack/simpack-software-compatibility/

导出S-Function时支持包含脚本

8、Post

当对曲线进行数据导出时，总是使用数值精度为10的完整精度

之前通过脚本绘制大量（比如几百个）曲线时，速度较慢。现在提供一个新的函数diag.addCurves()在一次调用中添加多个曲线，效率大大提升

柔性体应变云图和导出。和之前的应力云图和数据导出功能一样，现在支持应变云图和应变数据导出

可选科学静态柔性物体云图。通过添加选项关闭云图柔性体的阴影，为柔性体添加了可选的静态科学云图。这将导致更科学的表现，并使它更容易关联云图颜色与云图图例

特征值结果的静态最大能量云图。使用特征模态动画，当激活物体和力元的“Energy”云图时，各个元件的颜色会随着动画的运行而改变。现在，除此之外，当停止Stop（而不是暂停Pause）动画时，可以云图化元件的最大能量（在一个周期内）

动画对话框重新设计和Pre和Post协调一致。SimpackPre和Post的动画对话框协调一致，以提供相同的外观、感觉和性能。此外，它们的垂直尺寸被最小化，以防止它们遮挡太多的屏幕。此外，对于模态形状动画，引入新功能，以便在一个周期后可选择停止模态动画

9、Pre

求解运行的Jobs表格中添加一列'Wall Clock Time'

Simpack Pre中的特征值对话框得到了极大的增强，以提供每个系统模态的更多信息，以及关于模态振型和能量的刚性和柔性体、力和控制元件的详细信息。具体来说，在模态表中添加了以下新列：

Generalized Mass

Generalized Stiffness

Total Kinetic Energy

Total Strain Energy

Total Dissipative Energy

通过'Show ModeDetails'按钮，可以显示一组带有每个模态附加详细信息的选项卡。具体来说，下面的选项卡是可用的，其中列出了每个物体、力元和控制元件的对应内容：

Displacement

Deformation

Dynamic States

Kinetic Energy

Potential Energy

Strain Energy

Dissipative Energy

能量分布可以用绝对值或各自总能量的百分比表示。Simpack Post中的特征值动画对话框得到了类似的增强，但没有“Show Mode Details”功能

10、Rail

Marker 98 'Follow Track t'功能新添加自定义不规则激励和方向。Marker 98 'Follow Track t'已经有两个激励选项：

'Rail-related' 选项用于考虑当前轨道的rail-related的激励设置。

 'User defined'选项用于定义相对于Track frame的distance domain Excitations  y（s）、z（s）、alpha（s）、beta（s）、gamma（s）（Cardan角序列，平移优先）。在这种情况下，该标记点会忽略当前Track 元件中的激励设置。

Discrete Elastic Contact接触方法不再标识状态

11、实时仿真Realtime

对dSPACE SCALEXIO初步支持。初步支持在带有SCALEXIO 管理程序扩展的dSPACE SCALEXIO 系统上运行导出为实时FMU的Simpack模型

12、SIMBEAM

增加了一种新的Rayleigh阻尼方案，根据单元矩阵计算了质量和刚度比例阻尼项。以前，阻尼项是根据整个梁结构的切向刚度和质量矩阵来计算的。在后一种情况下，观察到意外的强阻尼。使用这个新的选项，阻尼与在有限元代码（如ABAQUS）中建模的Rayleigh阻尼是一致的

支持从.fbi文件恢复信息的复杂横截面

新增加一项“Length scaling”参数。现在，可以为每个线性SIMBEAM单元定义一个长度比例因子，该因子可用于调整单元刚度以建立曲线单元，例如轴肩。默认情况下，该系数等于1。当建立单元质量和刚度矩阵时，将该长度比例因子与单元长度的乘积作为单元的有效长度

用户可定义的11“General Advanced”截面的泊松比。泊松比对Timoshenko梁单元的剪切系数有影响，之前，对于横截面11‘General Advance’，泊松比默认设置为0.25。然而，对于一些模型，如动态弹簧模型，有必要指定泊松比作为输入。现在可以将泊松比指定为此横截面类型的参数

13、求解器

对于在一个柔性体上使用多个柔性标记的模型，解算器性能已显著提高。

增加在线测量时消除混叠效应的设置选项'Anti-aliasing of Result Elements'

提升平衡分析的容差处理  

对导出到结果文件的变量进行更精细控制  

对具有很多标记点的大型柔性体的求解加速  

静平衡分析的回退处理  

表达式结果输出到结果文件。表达式结果现在可以选择输出到.sbr或.mat结果文件中  

提升网络驱动器的I/O性能。在网络驱动器上写入和读取.sir文件的性能显著提高。当相对较小的模型的许多步骤都写在Windows网络共享上时，加速是最显著的  

特征值的总能量、广义刚度和质量。特征值分析功能增加，为每阶模态计算下面的新数值，以快速识别重要的模态振型和频率：

Generalized Mass

Generalized Stiffness

Total Kinetic Energy

Total Strain Energy

Total Dissipative Energy

这些新值显示在Pre的在线特征值分析对话框的模态表中，以及post的动画播放器中

14、Wind

力元件237‘Aerodyn V15’的节点力新的施加方法。现在可以在力元237“Aerodynv15（openfast v1.0.0）”中指定力是应施加在叶片和塔筒的Aero Markers上还是直接施加在柔性体的节点上

15、几何体

39 'CAD Interface'支持.cgr格式

Primitive 5 'Prism' 中 'Curve fitting type' 设置为'Centripetal spline interpolation'时，生成、加载和更新性能之前较差，现在已显著提升

Primitive 39 'CAD Interface' 中可以对来自 .slp or.cgr格式的几何体自定义颜色

对于所有类型的横截面，SIMBEAM都能生成闭合体积的几何体

软件功能：

一、Simpack Pre

Simpack Pre使用户能够从头开始构建任何类型的MBS模型。使用各种包含的建模元素（例如刚性和柔性体，接头，力，激励和传感器），可以生成基本模型，用于研究一般动态现象，直到高度详细的模型，预测到声学范围的耐久性和NVH行为。预处理器是Simpack行业和应用特定附加产品的基础和先决条件。这些附加产品需要根据功能或功能启用。

1、优点：

使用户能够从头开始构建模型

包含的建模元素种类繁多

对模型细节的级别没有限制

2、主要功能： 

最先进的技术，图标驱动且易于使用的用户界面

基于2D / 3D和元素树视图的交互式模型表示

CAD数据的使用

先进的柔性体集成

接口（如FMU）适用于行业标准CAE应用程序

能源部设置和表示参数变化结果的能力

脚本功能为了自动化所有的建模和求解过程

3、特征：

巨大的应用程序特定的MBS元素库，控制元件，激励和传感器

基于子结构的模型设置选项

通过替换变量和

元素参数就地公式完整模型参数化

本地集成的3D Beam flex。身体

一般柔性。基于一般有限元模型的身体整合

二、Simpack Post

1、优点：

Simpack MBS模拟结果的表示和后处理需要Simpack Post。2D图，3D图和3D动画可以轻松生成并保存为模板。一个广泛的过滤器库可以轻松进行数据处理。用户定义的模板允许快速生成报告并比较结果。

2、主要功能：

最先进的和易于使用的用户界面

各种类型的2D / 3D图表和表格

3D动画 柔性。身体缩放和轮廓

能源部结果表示

脚本功能为了自动化所有后处理步骤

3、特征：

Native Simpack MBS结果和外部数据处理

保存并重用结果表示配置/模板

出口进口

过滤器

多模型管理/比较

三、Simpack向导

1、优点：

Simpack Wizard可以轻松设置Simpack的“部署模式”的标准化模型和分析过程。非专业的Simpack用户可以执行公司特定的标准分析，并在没有MBS专业知识的情况下查看结果。Simpack Wizard基于标准的Simpack模型数据库，可以使用Simpack Pre创建和改编。

2、主要功能：

提供简单，快速和可靠的标准流程，以便：

设置标准模型

选择标准工况 

根据情景进行配置（=模型+工况） 

自动执行多场景作业计算 

代表标准结果

可扩展部署到组/部门/公司

完全兼容Simpack Pre

3、特征：

配置和参数化标准化模型

配置和参数化标准化LOADCASES

创建并运行SCENARIOS（= MODEL + LOADCASE）

根据标准评审结果