SAMCEF MECANO：多体动力学仿真的强大工具

SAMCEF MECANO技术特点

目前，机械系统的动力学和运动学的强度和刚度仿真分析方面主要有两类分析软件，一类是以结构为主要分析对象的有限元分析软件，另一类是以机构运动为主要研究对象的运动学仿真分析软件。这些软件的局限性是在处理刚柔耦合问题时不易使用且无法处理非线性的效应。Samcef Mecano则在这一领域提供了领先的解决方案。其独特的Motion in FEA方法将机构的运动仿真与结构的有限元分析无缝集成，可以很有效地处理刚柔耦合问题并考虑可能的非线性效应。这一领先技术已经在航空、航天、汽车、通用机械、电力设备等多个领域发挥了重要作用。

SAMCEF MECANO软件介绍

SAMCEF Mecano是用以解决非线性结构和机构运动学问题的有限元分析软件。可用于各种线性及非线性的结构强度计算、传热学计算以及运动学问题分析。SAMCEF Mecano由以下求解器构成，能够求解下列专业领域的具体分析：

Mecano Structure Non-linear：专注于解决结构非线性静态和动力学分析问题。可以考虑所有的非线性因素，例如：几何非线性，材料非线性，接触摩擦，大位移/大转角。它包含完整的材料数据库，并且包含多种隐式时间积分法，例如Newmark，HHT，Chung Hulbert等。

Mecano Motion：专注于解决柔体运动学和动力学分析问题。可以模拟刚体和有限元法的柔性多体系统，以及刚柔耦合的多体动力学系统。它可以允许在有限元模型中加入多体仿真特性，例如：多种运动学连接副，模拟非线性机构动力学现象，从而考虑柔性和局部非线性对多体系统仿真的影响。计算结果精确度相当高。

Mecano Thermal：专注于非线性稳态和瞬态热分析求解器。可以模拟热对流，传导和辐射等，还可与SAMCEF其他解算器联合使用，得到完备的热学分析结果。

由这些求解器构成的SAMCEF Mecano非线性隐式有限元求解器能够求解以下问题：隐式非线性静力学分析、隐式非线性运动学分析、多体动力学分析、线缆非线性动力学分析和非线性热学分析。

SAMCEF MECANO优势

刚柔混合分析：SAMCEF MECANO利用Motion in FEA方法，可以在单一求解器内同时处理柔体、刚体及刚柔混合模型的非线性问题，并且在屈曲、后屈曲、机械锁定等分析上有突出的优势。

完备的工具箱：软件的工具箱提供了模拟连接的刚性运动副、柔性运动副、对连接机构的特殊控制单元以及用于与MATLAB等软件协同仿真的接口程序，能够准确模拟机械结构的非线性动力学问题及机电一体化仿真。用户可以避免在不同求解器之间往复传递数据，从而大幅减少了工作失误、提高了效率。

非线性求解器：有了高性能的有限元求解器和接触算法，SAMCEF Mecano软件在求解接触问题上也具有独特的优势，还可以模拟大位移大转角等非线性问题。稳健的接触问题求解器、高效的接触算法以及求解内核优异的收敛性，可以为用户得到精确结果提供很好的保障。

复合材料：在复合材料设计与计算方面，SAMCEF Mecano软件也可以很好的满足用户需求。复合材料计算的求解核心在开发之时，就已融入LMS公司在此领域多年的项目经验。而软件在使用过程中，便捷的铺层设计、强大的复合材料非线性分析能力(后屈曲、分层破坏、裂纹扩展等）、超高的计算效率和结果精度也是得到了以往用户的一致好评。

SAMCEF MECANO软件功能

建模环境

SAMCEF Mecano提供了强大的前后处理功能，由通用的有限元分析前后处理界面SAMCEF Field对非线性系统在统一的环境下进行建模、分析和后处理。对于一个模型，可以混合刚体单元、有限元网格单元、超单元等与其他模型通过多种运动副相连接，并且可以考虑摩擦和接触。

SAMCEF Field支持CAD模型导入，包括CATIA V4，CATIA V5，IGES，STEP，UG，Solidworks，ProE等接口。同时支持有限元模型导入，包括Patran，Nastran，Ansys，IDEAS等接口。

SAMCEF Field可在Windows和Linux平台上运行。

丰富的材料库

在SAMCEF Mecano中，提供了多种材料的定义，包括：

•线弹性材料，超弹性材料和塑性材料；

•粘弹性和粘塑性材料等；

•率相关材料；

•复合材料（铺层结构和缠绕结构）；

•用户自定义材料。

多种单元库

SAMCEF Mecano支持的单元类型包括：

—结构单元：空间杆、梁、壳、膜和实体单元；复合材料壳和实体单元；平面应变单元和平面应力单元；轴对称单元；傅里叶多谐波壳单元。

非线性运动单元：SAMCEF Mecano支持很多运动副，如模拟连接的刚体和柔体运动副；用来定义滑动铰接关系的柱面铰、球面铰和棱柱铰；用来定义缆索和滑轮结构的缆索滑轮单元和齿轮单元。

控制单元：传感器和作动器单元等。

特殊单元：阻尼器、超单元、弹簧单元、套衬单元和用户自定义单元。

复合材料分析

复合材料的后屈曲分析：复合材料层合结构在纯剪切载荷作用下会发生失稳破坏。由于后屈曲分析需要考虑几何非线性对结构的影响，而且计算量大、收敛难，因此在飞机结构工程应用中是一个难点。强大的高度非线性求解器SAMCEF Mecano可以准确求解复合材料板的后屈曲分析。

复合材料的分层损伤分析：包括分层临界面的确定、分层过程分析以及极限载荷的计算，还可进行以研究裂纹扩展研究。

复合材料参数化设计：可以对复合材料结构进行优化设计，包括铺层层数及顺序优化、质量优化、结构优化和形状优化。

复合材料失效准则：包括最大应力和最大应变、Tsai-Hill、Tsai-Wu、Hoffman、Hashin、Hoffman、Rice and Tracey准则等，同时用户也可以自定义失效准则。

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