CAE软件培训课程(选修）-曙海培训

CAE软件专题培训课程体系

第一类：通用结构分析软件专题

专题一：ANSYS Workbench结构与多物理场分析

培训对象

• 使用ANSYS Workbench进行结构强度、振动分析的机械/土木工程师

• 需要进行热-结构、流固耦合等多物理场分析的研发人员

• 高校机械、力学、土木相关专业师生

培训目标

• 熟练掌握Workbench平台的项目流程管理，实现多物理场协同仿真

• 能够独立完成从几何建模、网格划分到求解后处理的完整分析流程

• 掌握参数化设计与优化方法，提升产品设计效率

培训内容介绍

1. Workbench平台概览：项目视图、组件系统、数据连接与共享、多物理场耦合架构

2. 几何建模与修复（DesignModeler/SpaceClaim）：参数化建模、几何清理、概念建模（梁/壳/线体）、命名选择

3. 高级网格划分技术：网格尺寸控制、膨胀层（边界层）、多区域网格、网格质量检查与优化

4. 线性静力学分析：材料定义、连接与接触设置、边界条件施加、结果后处理

5. 模态分析：预应力模态、有/无阻尼模态、参与系数分析、振型解读

6. 热分析：稳态/瞬态热传导、热对流、热辐射、热-结构耦合分析

7. 非线性分析：几何非线性（大变形）、材料非线性（塑性、超弹）、状态非线性（接触）

8. 动力学分析：谐响应分析、瞬态动力学、响应谱分析、随机振动

9. 疲劳分析：S-N曲线、高周/低周疲劳、载荷谱输入、疲劳寿命预测

10. 优化设计：参数相关性、响应面优化、目标驱动优化（DOE）

11. 流固耦合（FSI）：单向/双向流固耦合设置、System Coupling接口应用

12. 综合实战：电子芯片散热系统热-结构耦合分析

专题二：Abaqus非线性有限元分析

培训对象

• 从事非线性结构分析（橡胶、塑料、金属成型）的工程师

• 需要处理复杂接触、大变形、断裂问题的研究人员

• 高校力学、机械、航空航天专业师生

培训目标

• 深入理解Abaqus的非线性求解原理与收敛控制技巧

• 熟练掌握Abaqus/CAE前后处理与inp文件编辑

• 能够独立完成包含材料、几何、接触非线性的复杂分析

培训内容介绍

1. Abaqus产品体系：Abaqus/Standard（隐式）与Abaqus/Explicit（显式）的区别与选择

2. Abaqus/CAE建模：Part创建、Assembly装配、Set与Surface定义、partition切分技巧

3. 材料本构模型：线弹性、超弹性（Mooney-Rivlin, Ogden）、弹塑性、粘弹性、Hill屈服准则

4. 接触与约束：通用接触、对接触、接触属性定义（摩擦、过盈）、耦合约束、刚体约束

5. 隐式非线性求解：增量步控制、收敛准则、不收敛诊断、接触稳定性控制

6. 显式非线性求解：质量缩放、时间缩放、准静态分析、能量平衡评估

7. 断裂与失效：XFEM扩展有限元、Cohesive单元（粘聚区模型）、VCCT裂纹扩展

8. 热-力耦合分析：完全耦合热应力分析、顺序耦合热应力分析

9. 多体动力学：连接单元（Hinge, Join, Slot）、加速度/角速度施加

10. 子模型技术：全局-局部模型过渡、切割边界插值

11. Python脚本二次开发：自动前处理、后处理数据提取、参数化分析

12. 综合实战：橡胶密封件大变形与接触密封性能分析

专题三：MSC Nastran/Patran结构分析

培训对象

• 航空航天、汽车、船舶等领域的结构强度/动力学工程师

• 需要进行超单元分析、气动弹性分析的研发人员

培训目标

• 熟练掌握Nastran的求解序列与卡片编辑

• 能够独立完成复杂结构的静力学、模态、动力学分析

• 掌握超单元分析方法，提升大规模模型计算效率

培训内容介绍

1. Nastran求解序列：SOL 101（线性静力）、SOL 103（模态）、SOL 111（模态频率响应）、SOL 112（模态瞬态响应）

2. Patran前后处理：几何导入、网格划分、载荷/边界条件施加、结果可视化

3. 高级动力学分析：复特征值分析（SOL 107）、直接频率响应（SOL 108）、随机振动分析

4. 超单元分析：超单元生成、超单元装配、多级超单元、模态综合法（CMS）

5. 气动弹性分析：静气动弹性（SOL 144）、颤振分析（SOL 145）、偶极子网格法

6. 热分析：稳态/瞬态热传导、热辐射、热-结构耦合

7. 优化设计：尺寸优化、形状优化、拓扑优化、敏度分析

8. DMAP二次开发：自定义求解流程、结果提取、矩阵运算

9. 复合材料分析：层合板定义、失效准则（Tsai-Wu, Hashin）、层间应力

10. 非线性分析（SOL 106）：几何非线性、材料非线性、接触非线性

11. 转子动力学：Campbell图、临界转速、不平衡响应

12. 综合实战：飞机机翼颤振边界分析

第二类：动力学与多体系统仿真专题

专题四：ANSYS LS-DYNA显式动力学分析

培训对象

• 从事汽车碰撞安全、跌落测试、冲击侵彻、钣金成形的工程师

• 需要处理大变形、材料失效、高速冲击问题的研究人员

培训目标

• 掌握显式动力学算法的基本原理与LS-DYNA关键字编辑技巧

• 能够独立完成跌落、碰撞、冲压成形等显式分析

• 掌握材料失效、接触侵蚀、自适应网格等高级技术

培训内容介绍

1. 显式动力学理论基础：中心差分法、稳定时间步长、质量缩放原理

2. LS-DYNA Workbench集成：显式动力学分析系统、K文件管理与编辑

3. 材料模型详解：弹塑性材料、应变率效应（Cowper-Symonds）、状态方程、失效准则

4. 接触算法：单面接触、点面接触、侵蚀接触、固连失效接触

5. 跌落测试仿真：刚性地面定义、初速度施加、重力加速度、能量曲线监控

6. 碰撞与冲击：刚性墙设置、侵彻模拟、SPH（光滑粒子流体动力学）方法

7. 钣金成形模拟：拉延筋、压边力、回弹分析、成形极限图（FLD）

8. 气囊展开模拟：均压法（AIRBAG）与粒子法（AIRBAG_PARTICLE）

9. 假人（Dummy）定位与约束系统：假人模型导入、安全带模拟、座椅泡沫材料

10. 刚柔耦合分析：柔性体嵌入刚体系统、传感器与作动器模拟

11. K文件高级编辑：关键字结构、自定义本构、子程序接口

12. 综合实战：智能手机跌落与结构破坏分析

专题五：Adams多体动力学分析

培训对象

• 从事车辆悬架/转向、机器人机构、航天器展开机构的工程师

• 需要进行刚柔耦合分析、控制系统联合仿真的研发人员

培训目标

• 熟练掌握Adams/View建模与Adams/Car模板开发

• 能够独立完成机构运动学、动力学分析与优化

• 掌握刚柔耦合方法与控制系统联合仿真

培训内容介绍

1. 多体动力学理论基础：刚体运动学、动力学方程、约束建模、冗余约束处理

2. Adams/View建模：零件创建、运动副定义、驱动/力施加、传感器设置

3. Adams/Car专业模块：模板建模、子系统装配、悬架/整车仿真分析

4. 悬架运动学分析：车轮定位参数（前束、外倾）、K&C特性、仿真与试验对标

5. 整车操纵稳定性：稳态回转、双移线、鱼钩试验、方向盘角阶跃

6. 刚柔耦合分析：柔性体生成（模态中性文件.MNF）、应力恢复、疲劳接口

7. 接触与碰撞：实体接触、曲线-曲线接触、摩擦力模型

8. 控制与联合仿真：Adams/Controls接口、与MATLAB/Simulink联合仿真

9. 耐久性载荷提取：虚拟迭代、轮心载荷提取、半轴载荷谱

10. 优化设计：Design of Experiments (DOE)、响应面优化、目标驱动优化

11. 履带/皮带模块：履带车辆建模、皮带传动仿真

12. 综合实战：双叉臂悬架K&C特性分析与优化

第三类：流体与热分析软件专题

专题六：ANSYS CFD流体动力学分析

培训对象

• 从事流体机械、航空航天、汽车空气动力学、暖通空调的工程师

• 需要进行热交换、多相流、燃烧模拟的研发人员

培训目标

• 熟练掌握Fluent/CFX的求解设置与收敛控制技巧

• 能够处理湍流、多相流、动网格等复杂流体问题

• 掌握CFD结果的后处理与工程解读方法

培训内容介绍

1. CFD基础理论回顾：N-S方程、湍流模型（k-ε、k-ω、SST、RANS/LES）、近壁面处理

2. 流体域提取与网格划分：Fluent Meshing、Watertight几何工作流、多面体网格、边界层网格

3. 求解器设置：稳态/瞬态求解、压力基/密度基求解器、离散格式选择

4. 边界条件与初始条件：入口/出口条件、壁面函数、多孔介质、风扇边界

5. 湍流模型选择与应用：不同湍流模型的适用场景、y+值控制、转换模型

6. 传热与共轭传热（CHT）：固体域与流体域的热耦合、自然对流与强制对流

7. 多相流模型：VOF模型（自由液面）、欧拉-拉格朗日（颗粒追踪）、欧拉-欧拉模型

8. 动网格技术：滑移网格、重叠网格、动态层铺、六自由度运动

9. 燃烧与化学反应：组分输运、有限速率模型、非预混/预混燃烧模型

10. 气动噪声分析：宽频噪声源模型、FW-H声类比方法

11. 收敛性诊断与加速：残差曲线监控、松弛因子调整、网格自适应、并行计算设置

12. 综合实战：轴流风扇气动性能与噪声分析

第四类：电磁场与多物理场耦合专题

专题七：ANSYS Maxwell电磁场分析

培训对象

• 从事电机、变压器、无线充电、电磁阀设计的电气/机械工程师

• 需要进行电磁-热-结构多场耦合的分析人员

培训目标

• 熟练掌握Maxwell 2D/3D电磁场建模与求解方法

• 能够进行电机性能分析、电磁力计算、损耗分析

• 掌握与Simplorer（Twin Builder）的系统级联合仿真

培训内容介绍

1. 电磁场理论基础：麦克斯韦方程组、磁场/电场求解器类型（静磁/涡流/瞬态）

2. Maxwell建模与材料：B-H曲线定义、永磁材料设置、非线性材料、分层硅钢片设置

3. 边界条件与激励：矢量磁位边界、气球边界、电流/电压激励、外部电路耦合

4. 静磁场分析：电磁力/转矩计算、电感矩阵提取、磁场分布可视化

5. 涡流场分析：趋肤效应、邻近效应、阻抗计算、铁损计算

6. 瞬态磁场分析：旋转运动设置、绕组连接、反电势计算、齿槽转矩分析

7. 电机性能分析：空载/负载特性、效率Map图、弱磁控制仿真

8. 电磁-热耦合：损耗映射到热分析、温度对材料性能的影响

9. 电磁-结构耦合：电磁力加载到结构场、振动与噪声分析

10. 永磁体退磁分析：不同温度下的退磁曲线、过载退磁风险评估

11. Q3D寄生参数提取：RLCG参数提取、SPICE模型生成、信号完整性分析

12. 综合实战：永磁同步电机电磁设计与效率优化

专题八：CST电磁场分析

培训对象

• 从事天线设计、微波器件、高速互连、EMC/EMI分析的工程师

• 需要处理高频电磁场问题的通信、电子、航空航天领域人员

培训目标

• 熟练掌握CST的多种求解器选择与应用技巧

• 能够独立完成天线设计、滤波器仿真、电磁兼容分析

• 掌握与Abaqus的电磁-热-结构联合仿真方法

培训内容介绍

1. CST工作室概览：微波工作室、电磁工作室、粒子工作室、多物理场工作室

2. 时域求解器（TLM/FDTD）：瞬态激励、宽带响应、S参数提取

3. 频域求解器（FEM）：谐振结构分析、本征模求解、色散材料设置

4. 天线设计与优化：天线参数（增益、方向图、驻波比）、端口设置、远场计算

5. 滤波器与无源器件：耦合矩阵提取、传输零点调试、敏感度分析

6. 高速互连信号完整性：S参数、眼图、TDR阻抗分析、串扰仿真

7. EMC/EMI分析：辐射发射、抗扰度测试模拟、屏蔽效能评估

8. 电磁-热耦合：电磁损耗（导体/介质损耗）映射到热分析、温升计算

9. 电磁-结构耦合：洛伦兹力映射到结构场、振动与变形分析

10. 粒子工作室：电子枪设计、二次电子发射、空间电荷效应

11. 协同仿真：CST与Abaqus联合仿真流程、数据传递接口设置

12. 综合实战：5G基站天线设计与多物理场验证

第五类：专业工艺仿真软件专题

专题九：Moldflow注塑模流分析

培训对象

• 注塑模具设计师、产品结构工程师

• 需要解决注塑缺陷（翘曲、缩痕、熔接痕）的工艺人员

培训目标

• 熟练掌握Moldflow网格划分与工艺参数设置

• 能够通过模流分析预测并优化注塑成型缺陷

• 掌握科学试模与DOE实验设计方法

培训内容介绍

1. 注塑成型理论基础：聚合物流变学、PVT特性曲线、剪切热效应

2. 网格划分技术：双面网格（Fusion）与3D实体网格选择、网格匹配率优化

3. 浇注系统设计：浇口位置优化、流道平衡设计、热流道与阀浇口控制

4. 冷却系统设计：冷却水路排布、隔水板/喷流管设置、冷却效率评估

5. 填充与保压分析：流动前沿温度、注射压力预测、保压曲线优化

6. 翘曲变形分析：收缩不均、冷却不均、取向效应的翘曲贡献量分解

7. 纤维取向预测：玻纤增强材料的纤维取向分布、对结构性能的影响

8. 工艺参数优化（DOE）：敏感度分析、最佳工艺窗口寻找

9. 收缩与缩痕预测：体积收缩率、缩痕指数、保压补偿效果评估

10. 气穴与熔接痕：困气位置预测、熔接痕强度评估、排气槽设计

11. 残余应力分析：流动诱导残余应力、热残余应力、翘曲相关性

12. 综合实战：手机外壳翘曲变形优化

专题十：DYNAFORM/AutoForm冲压成形仿真

培训对象

• 钣金冲压工艺工程师、模具设计工程师

• 需要解决冲压起皱、开裂、回弹问题的技术人员

培训目标

• 熟练掌握板料成形仿真流程与参数设置

• 能够预测起皱、开裂、回弹缺陷并进行优化

• 掌握回弹补偿技术，指导模具型面修正

培训内容介绍

1. 板料成形理论基础：材料硬化模型、屈服准则（Hill48, Barlat）、成形极限图（FLD）

2. 几何准备与工具定义：凸模/凹模/压边圈定义、工具偏置、拉延筋设置

3. 网格划分：板料网格细化、自适应网格、工具网格处理

4. 工艺参数设置：压边力曲线、冲压速度、摩擦系数、润滑条件

5. 成形过程模拟：板料流入量、厚度减薄率、成形裕度评估

6. 起皱与开裂预测：FLD图判读、起皱高度云图、危险区域识别

7. 回弹分析：卸载回弹计算、回弹量评估、与试验对标

8. 回弹补偿：基于几何补偿的模面修正、迭代补偿算法

9. 多工步成形：拉延-修边-翻边多工序连续仿真

10. 液压成形：管材液压成形、压力曲线控制、壁厚分布预测

11. 热冲压：高温材料本构、相变诱导塑性、冷却速率控制

12. 综合实战：汽车覆盖件冲压成形与回弹补偿

专题十一：Deform/Simufact成形与热处理仿真

培训对象

• 从事锻造、轧制、挤压等体积成形的工艺工程师

• 需要进行热处理（淬火、渗碳）过程模拟的技术人员

培训目标

• 熟练掌握体积成形仿真流程与网格重划分技术

• 能够预测成形过程中的缺陷、模具受力与磨损

• 掌握热处理过程中的组织演变与残余应力预测

培训内容介绍

1. 体积成形理论基础：大变形塑性理论、摩擦模型、热力耦合效应

2. Deform前处理：几何导入、材料定义（流动应力数据）、模具设置

3. 网格重划分技术：畸变网格自动重划、场变量映射、细化窗口设置

4. 锻造工艺模拟：开式/闭式模锻、多工步锻造、飞边槽设计

5. 挤压与轧制：正/反挤压、型材轧制、轧制力预测

6. 微观组织演变：动态再结晶、晶粒尺寸预测、相变动力学

7. 热处理模拟：淬火/回火、渗碳/氮化、相变塑性、残余应力

8. 模具应力分析：模具受力、弹性变形、疲劳寿命预测

9. 磨损预测：Archard磨损模型、模具寿命评估

10. 感应加热：电磁-热耦合、加热效率、温度均匀性

11. 粉末冶金：粉末压制、烧结致密化、相对密度分布

12. 综合实战：汽车齿轮精密锻造与模具寿命分析

第六类：优化与系统仿真专题

专题十二：Isight/OptiSLang多学科优化

培训对象

• 需要进行多学科设计优化（MDO）的系统工程师

• 需要集成不同CAE软件进行自动化仿真的技术人员

培训目标

• 熟练掌握优化流程集成与自动化设计方法

• 能够进行实验设计（DOE）与响应面建模

• 掌握多种优化算法（梯度、遗传、多目标）的应用

培训内容介绍

1. 优化理论基础：设计变量、约束条件、目标函数、Pareto前沿

2. 流程集成：集成CAD/CAE软件（ANSYS, Abaqus, Nastran）、文件解析与数据映射

3. 实验设计（DOE）：全因子、正交试验、拉丁超立方、最优拉丁超立方

4. 近似模型（响应面）：RSM、径向基函数（RBF）、克里金（Kriging）模型

5. 梯度优化算法：NLPQL、MMFD、适用场景与局限性

6. 全局优化算法：遗传算法（GA）、粒子群（PSO）、模拟退火

7. 多目标优化：NSGA-II、多目标遗传算法、Pareto前沿分析

8. 可靠性分析：蒙特卡洛模拟、响应面法可靠性分析、六西格玛设计

9. 稳健性设计：Taguchi方法、敏感度分析、容差设计

10. 优化结果后处理：平行坐标图、散点矩阵、交互效应图

11. 计算加速技术：并行计算、数据库重用、代理模型辅助优化

12. 综合实战：汽车悬架多体动力学与结构强度协同优化

专题十三：Simulink/Twin Builder系统仿真

培训对象

• 从事控制系统设计、机电一体化系统仿真的工程师

• 需要进行物理系统建模与数字孪生开发的技术人员

培训目标

• 熟练掌握物理系统建模方法与控制系统设计流程

• 能够实现多域物理系统（机-电-液-控）联合仿真

• 掌握数字孪生模型生成与部署方法

培训内容介绍

1. 系统仿真理论基础：微分代数方程、因果/非因果建模、物理网络建模

2. Simulink基础：连续/离散系统建模、S函数开发、状态流（Stateflow）

3. 物理建模（Simscape）：机械、电气、液压、热力学域建模

4. 控制系统设计：PID调参、LQR控制器设计、自动代码生成

5. Twin Builder（Simplorer）：多物理系统建模、元件库使用、求解器设置

6. 与CAE软件的联合仿真：与Maxwell（电磁）、Fluent（流体）的协同仿真

7. 实时仿真与HIL：模型降阶、实时目标生成、硬件在环接口

8. 数字孪生应用：模型降阶技术（ROM）、云端部署、实时数据融合

9. 电池管理系统仿真：电芯模型、等效电路模型、SOC/SOH估计

10. 电力电子系统：开关变换器、PWM调制、电机驱动系统

11. 功能安全分析：故障注入、FMEA、ISO 26262符合性验证

12. 综合实战：电动汽车电驱动系统建模与控制器开发

第七类：国产CAE软件专题

专题十四：国产自主CAE软件应用

培训对象

• 响应国产化替代政策的企业技术人员

• 需要进行软件国产化验证与迁移的科研人员

培训目标

• 熟练掌握国产CAE软件（PERASIM、开目等）的基本操作流程

• 能够完成从几何建模到结果分析的完整仿真任务

• 掌握国产软件与国际主流软件的数据交互与结果对标方法

培训内容介绍

1. 国产CAE发展现状：政策背景、国产替代趋势、自主可控战略意义

2. PERASIM Mechanical介绍：国产通用结构有限元分析软件、界面布局、工作流程

3. 几何建模与导入：支持格式、几何修复、特征抑制、参数化建模

4. 网格划分：自动网格划分、网格质量控制、边界层网格

5. 材料与边界条件：材料库管理、载荷与约束施加、接触定义

6. 求解器设置：线性静力、模态分析、屈曲分析设置

7. 结果后处理：云图/动画/报告生成、结果提取与导出

8. 与国际软件对标：与ANSYS/Abaqus计算结果对比验证、误差分析

9. 开目3D工艺仿真：三维装配工艺设计、可制造性审查、工艺成本分析

10. 开目AI增强技术：工艺智能助手、零件智能分类、工艺自动生成

11. 国产软件生态：与国产CAD（中望、浩辰）、PDM系统的集成

12. 综合实战：某机械零部件结构强度分析与对标验证

专题选择建议

以上十四个软件专题按技术类型划分为七大类，涵盖了主流CAE软件体系。学员可根据自己的软件工具、行业背景和职业规划进行精准选择。每个专题都包含完整的培训对象、培训目标和条目化的培训内容，便于学员了解课程全貌并做出选择。