Nastran/Abaqus/Ansys/Sesam/Sacs/LsDyna有限元模型转换软件FEMTransfer简介

责任编辑：济南快创软件IT部

一、研发背景

FEMTransfer软件（国家软件著作权编号2015SR206700）是济南快创智能科技有限公司从2013年开始开发，2015年形成初版代码，2018年完成成熟稳定功能，从开始立项开发到开发完成共历时5年，现已投入各种实际工程项目使用中。本软件的核心算法由毕业于哈尔滨工程大学船舶工程学院的张洪达先生完成，张洪达先生曾就职于中集海洋工程研究院、中国中车风电等单位，一直从事海洋结构物和风力发电机组的研发设计工作，现主要从事海上风机的基础和风力发电机组的相关研发工作。


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FEMTransfer软件在航空航天、船舶与海洋工程、海上风电等专业有着重要作用，这些行业进行CAE仿真分析时对梁单元具有非常苛刻的要求，要求梁单元必须具有精准的朝向和偏移量。市面上的全部有限元软件都无法做到准确地保证梁单元的朝向和偏移量，只有本软件专注于该方向，而且我公司技术人员自己也常年使用，通过本软件可以同时将多款软件的优势都融合到一起，极大地提高工作效率。

举以下几个案例，阐明本软件能带来的CAE仿真分析工作的革命性效率提高：1）先通过Sesam软件的Genie模块，可以非常便捷地一键实现梁单元的朝向和偏移，建模效率特别高，然后通过本软件直接导入Patran/Ansys/Abaqus软件，能够使得建模效率提高至少2-3倍；2）Ansys软件前处理人机交互界面并不太友好和高效率，可以通过Patran建立复杂的结构模型，然后通过本软件直接导入Ansys软件进行计算；3）在Ansys中通过命令流可以极其迅速地自动建立海上风机的模型，然后通过本软件可以顺利导入Abaqus软件中，进行桩基-岩土这类非线性极强的桩土分析，这样即可以利用Ansys的命令流极高的工作效率又可以利用Abaqus软件擅长的桩土非线性分析。

二、软件功能

有限元模型转换软件FEMTransfer的现有功能：

1）实现Patran/Nastran/Femap、Abaqus、Ansys/Workbench、Sesam(Genie/Patranpre)、盈建科/PKPM、Sacs、LsDyna等仿真分析软件的有限元模型相互转换，保证了板单元、梁单元、实体单元、质量点单元、弹簧单元的完美转换，尤其着重关注和完美解决了梁单元的朝向和偏移保持和输入模型一致，转换后不需要再手动调整。最终实现了建立一个模型，可以在多种CAE仿真分析软件中计算的目的，极大提高了工作效率；

2）将原始模型中的分组一起导入，不需要在新模型中重复操作进行分组，分组名称也采用输入模型中的分组名称以便于快速查找分组；

3）梁截面名称、属性名称、分组名称都是采用原始模型的名称，方便转换后能够快速找到；

4）可以实现模型的缩放，主要用于模型在mm单位制和m单位制之间转换；

5）对不合格的有限元模型进行智能提示和自动修复，比如在运行log信息文件中自动输出不满足规定要求的单元编号、自动将未定义材料属性和板厚的单元定义零参数属性以防止模型丢失单元。

软件支持转换的材料属性：支持线性同性Isotropic材料（如钢材）、二维/三维各向异性Anisotropic材料、二维/三维正交异性Orthotropic材料、多层复合材料四种材料属性，推荐使用线性同性材料，但按照教程指导即可转换其他任何类型材料属性。

软件支持转换的常见梁截面类型：角钢、工字钢、槽钢、T型材、空心圆管、实心圆管、空心方管、扁钢、外卷边槽钢、Z型钢。另外，本软件还支持惯性矩、惯性积等梁截面参数的梁截面类型转换，但并不建议采用这种方式，因为本方式的结果精度受模型建立者的技术水平影响较大且不利于模型检查。

软件支持转换的坐标系类型：直角坐标系、圆柱坐标系、球坐标系。

软件支持转换的接触形式：绑定接触。

软件支持转换的载荷和边界条件：可以转换板/梁/杆单元均布力、节点集中力/力矩、惯性力等载荷，也可以转换节点约束等边界条件和工况组合设置。

三、软件转换路线

FEMTransfer软件致力于Patran/Nastran/Femap、Abaqus、Ansys/Workbench、Sesam(Genie/Patranpre)、盈建科/PKPM、Sacs、LsDyna等主流有限元软件建立的CAE仿真分析模型之间相互转换，最大程度利用各软件的优势，打破这些商业软件的技术壁垒。

转换前	转换后	转换前	转换后
Nastran	Nastran→Abaqus	Ansys/Workbench	Ansys→Nastran
	Nastran→Ansys		Ansys→Abaqus
	Nastran→Sesam		Ansys→Sesam
	Nastran→Sacs		Ansys→Sacs
	Nastran→LsDyna		Ansys→LsDyna
Sesam(Genie/Patranpre)	Sesam→Nastran	Abaqus/盈建科/PKPM	Abaqus→Nastran
	Sesam→Abaqus		Abaqus→Ansys
	Sesam→Ansys		Abaqus→Sesam
	Sesam→Sacs		Abaqus→Sacs
	Sesam→LsDyna		Abaqus→LsDyna
Sacs	Sacs→Nastran	LsDyna	LsDyna→Nastran
	Sacs→Ansys		LsDyna→Ansys
	Sacs→Sesam		LsDyna→Sesam
	Sacs→Abaqus		LsDyna→Abaqus
	Sacs→LsDyna		LsDyna→Sacs

FEMTransfer软件对Patran/Nastran/Abaqus/Ansys/Sesam等软件模型相互转换效果的完整演示视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1MZ4y1c7cQ。从演示视频中可以看到，FEMTransfer软件对于各类单元的支持效果都非常良好，尤其是可以完美转换梁单元的偏移和朝向问题。

FEMTransfer与Hypermesh软件的模型转换效果对比视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1ZV411J7My。Hypermesh软件在前处理方面比较有名，也具备一定的有限元模型转化功能。但是！通过这个FEMTransfer和Hypermesh对有限元模型转换效果的对比视频，我们可以看到，FEMTransfer软件转换效果相对于Hypermesh具有的巨大优势。具体的对比细节可以查看链接：http://www.femtransfer.com/soft_docs/fmt_com.html

三、软件发展历程

2013.08 软件正式立项，开始研发