TF-Struct 通用结构有限元仿真软件
基于有限元法的通用结构、声学、热学、疲劳
及优化设计仿真软件
TF-Solid [Struct] 简介
TF-Solid [Struct]是基于TF-Solid固体软件仿真平台开发的一款通用结构有限元分析软件，具备结构静力学分析、线性屈曲分析、结构动力学分析（模态、瞬态、谐响应、响应谱、随机振动、转子动力学等）、结构优化设计、热分析、振动噪声分析、疲劳分析、复合材料分析和非线性分析等仿真功能。该软件提供了种类丰富的单元、材料、约束、连接、载荷等；前、后处理模块界面整洁、交互逻辑清晰，用户可以方便快捷地完成各种CAE建模、参数设置和分析流程；求解器精度可靠、运行稳定并具备高性能并行计算的求解能力。
TF-Solid [Struct]可以为通用结构力学相关问题提供完整的解决方案，已广泛应用于机械制造、航空航天、汽车交通、船舶海工、电子电器等领域。
功能亮点
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特色动力降阶快速算法
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增减材一体化优化设计算法
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复合材料分析模块
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不同物理场耦合分析
特色动力降阶快速算法
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动力缩减方法、应用于数字孪生
采用“结构功能单元法”对有限元模型进行动力降阶，可以使结构的自由度减小3个数量级，求解速度提高2个数量级。该技术可用于快速动力仿真迭代，也可应用于重大装备或设施的数字孪生运维，提供状态监测和实时预警服务，还可以结合测量数据建模实现数字孪生模型的原生式演化。该方法已多次成功应用于工程问题，极大缩短复杂模型的动力求解时间，同时保证必要的精度。
对汽车后副车架有限元模型进行动态子结构分析，将原始20250个节点、20270个单元组成的有限元模型用降阶后的34个节点、1个单元的“结构功能单元”模型代替，瞬态动力学的求解时间由211.9秒降为2.7秒，几乎不损失计算精度。 -
MSE多重子结构特征值求解器
金沙8888js官方自研的MSE多重动力子结构特征值求解器，可用于快速分析结构振动特性或快速模态叠加法动力分析，适用于同时求解较多数量的特征值及特征向量的场景。MSE的求解速度相比传统Block Lanczos求解器有数倍提升，其计算精度达到了业界的先进水平，总体性能媲美商用软件中同类求解器。
增减材一体化优化设计算法
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增减材一体化优化设计算法
增减材一体化设计方法可以对详细设计阶段的CAE仿真模型进行结构优化，且无需用户重定义设计模型和边界条件。该模块根据原始详细设计模型和预先定义的优化设计参数自动生成近似模型。目前该模块具备轻量化设计、加强筋设计、形状设计、重新设计以及性能提升设计5种结构优化设计类型，用于解决产品在详细设计阶段所遇到的各种性能不足或性能过剩问题。用户可以根据工程中所遇到的实际问题来选择合适的优化设计类型，通过灵敏度信息优化迭代，实现结构在局部或全局的调整，确定改进原详细设计模型的方向。
复合材料分析模块
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复合材料分析模块
TF-Solid [Struct]的复合材料仿真模块可以考虑复合材料的铺层设计、纤维方向、层间效应等因素，以及不同物理场之间的耦合作用；支持多种复合材料失效判据，包括纤维断裂、基体开裂、层间剥离、纤维-基体脱粘等多种形式；支持单向纤维增强复合材料的线弹性分析、连续损伤失效分析、弹塑性分析(Hill屈服准则)、粘弹性分析(Prony序列)；支持单向纤维增强复合材料的线弹性平均场理论多尺度分析；可以基于纤维、基体的材料属性和体分比分析复合材料的宏观或细观力学响应；通过均匀化技术，建立针对复合材料整体的等效本构模型，可以用较少的单元数量，在保证精度的前提下，实现复合材料的快速建模与计算；同时，含内变量的跨尺度复合材料模型支持疲劳仿真分析。
不同物理场耦合分析
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热、固耦合分析
TF-Solid [Struct]内置传热学有限元求解模块，支持稳态热传导、瞬态热传导和热-结构耦合等多种分析功能，可以模拟结构的温度场和热应力。该产品支持抛物型热传导微分方程；支持稳态和瞬态传热分析；支持温度、热流（点、面、体）、对流换热和热辐射等多种边界条件；支持时间相关的各类边界条件和载荷，支持隐式、显式时间积分的瞬态求解；支持热-结构顺序耦合分析；支持与温度相关的材料导热系数和体积热容，以及温度相关的载荷或边界条件等多种非线性分析。
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声、固耦合分析
TF-Solid [Struct]内置声学有限元求解模块，支持内、外声场仿真分析，支持声、固强耦合仿真，可以模拟结构振动引起的噪声问题，用于降噪仿真和声品质优化分析。声学有限元求解模块支持多种边界条件设置，如阻抗边界、辐射边界、AML自动完美匹配层(用户只需选择辐射表面，求解器内部自动生成边界层网格)等，支持常规声学材料和多孔吸声材料模型，支持结构振动-声学响应强耦合分析，用户只需指定耦合的声学界面和固体界面，界面网格无需共节点(声场网格可独立生成)，物理量自动插值，求解器内部自动生成ASI耦合单元。耦合过程考虑了交界面网格法向的光滑过度，对复杂结构、声学界面高度自适应。
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流、固耦合分析
TF-Solid [Struct]求解器可与金沙8888js官方流体软件产品TF-QFlux和TF-Lattice流场求解器进行流固耦合仿真分析。求解器的流固耦合模块支持基于网络或文件的数据交互，支持单向或双向耦合、支持显式或隐式时间推进方式。
典型应用
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车身扭转刚度分析
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白车身模态分析
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电子器件热力耦合分析
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汽车底盘转向节优化设计
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前稳定杆疲劳分析
车身扭转刚度分析
TF-Solid [Struct]应用于车身扭转刚度分析，扭转刚度是车身性能的重要指标，刚度太低导致车身在外力作用下容易发生较大的变形，多次扭转变形也容易造成车身的疲劳破坏。TF-Solid [Struct]支持.bdf格式模型文件的导入和解析，支持命令行的方式调用后台求解器直接求解 .bdf格式模型文件；TF-Solid [Struct]默认生成的 .h5格式结果文件可以由后处理模块读取，也可选择输出供HyperView读取的结果文件。其部件的设计方案或控制策略。
车身为多部件模型，约束位于汽车后轮毂处和前保险杠中心处，在前端两侧施加扭转载荷
白车身模态分析
TF-Solid [Struct]应用于白车身模态分析，确定车身结构的振动特性，作为车身设计中避免共振和噪声，加强稳定性和安全性的重要依据。白车身模态分析是研究车身结构NVH性能的最基本的方法，合理的车身模态分布对提高整车的可靠性和NVH性能至关重要。TF-Solid [Struct]支持.bdf格式模型文件的导入和解析，支持命令行的方式调用后台求解器直接求解 .bdf格式模型文件；TF-Solid [Struct]默认生成的 .h5格式结果文件可以由后处理模块读取，也可选择输出供HyperView读取的结果文件。
车身为多部件模型，进行无约束自由模态分析。使用实体单元和RBE单元模拟焊接、螺栓等关系，模型共125W节点，约700W自由度，含有共计4.8W个RBE2/RBE3
电子器件热力耦合分析
模型由主板、CPU、散热片等多种电子部件组成，进行热力耦合分析。模型使用实体单元，共12.3万个节点和52.7万个四面体单元。螺栓孔处固定位移和温度，CPU等电子部件受焦耳热体积热源作用，散热片有面热流散热。
温度场云图
热变形位移云图
汽车底盘转向节优化设计
转向节是汽车底盘的重要支撑和传力构件之一，承担着各种从地面传递的载荷。在转向节的详细设计阶段，如果刚度或强度性能不足，继续采用拓扑优化方法进行轻量化设计将是糟糕的选择。TF-Solid [Struct]的优化设计模块基于详细设计阶段的转向节模型自动生成优化设计近似模型，进行加强筋优化设计。在加筋20%的条件下，模型的柔顺度由45712.7变为28799.1，降低了158.7%。优化结果识别出了转向节的承载薄弱区域并对其进行加强，指导工程师完善转向节的结构设计。
转向节为多部件模型，在5个硬点处施加载荷，进行无约束惯性释放分析。使用实体单元、梁单元和RBE2单元模拟制动钳、减震器及摆臂安装点等，模型共632819个节点
前稳定杆疲劳分析
TF-Solid [Struct]应用于前稳定杆疲劳分析，计算安全/危险系数，预测疲劳寿命，有助于结构的优化设计，从而延长其使用寿命，提升车辆的行驶安全性。
前稳定杆安装支架安装孔处约束XYZ位移，左右端施加等大反向的位移约束
