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一、開欄語 “世界強(qiáng)國的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強(qiáng)盛。”制造業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。研發(fā)型制造企業(yè)只有將產(chǎn)品綜合設(shè)計和系統(tǒng)仿真提到戰(zhàn)略性高度，結(jié)合系統(tǒng)工程和企業(yè)運(yùn)行要求，形成規(guī)范的復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)體系模型，才能真正在助力“中國制造2025”，站在行業(yè)的最前沿。這就意味著，企業(yè)需要構(gòu)建一套科學(xué)且行之有效的仿真體系。從一定意義上來說，仿真技術(shù)實(shí)則是中國制造業(yè)的未來。 有限元法，是仿真分析的最主要方法，求解問題包羅萬象，幾乎覆蓋各個學(xué)科及各個工程領(lǐng)域。仿真技術(shù)，其目標(biāo)是不斷改善面向問題、面向用戶的模塊描述能力和對模型實(shí)驗(yàn)的功能。其在機(jī)械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，能夠有效改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計方案，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展；同時，也為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型帶來新機(jī)遇，助力實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》。 二、國標(biāo)的制定及內(nèi)容 國家標(biāo)準(zhǔn)是指經(jīng)由國家標(biāo)準(zhǔn)化主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)并公告的文件，除國家法律法規(guī)規(guī)定強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)以外，具有推薦意義。《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》將中國標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)(DB)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/)四級。此次湃睿科技主導(dǎo)制定的是最高級國家標(biāo)準(zhǔn)，由全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口。 《機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則》的編制任務(wù)來源于國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通則》的制定任務(wù)，由全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出，并于2013年列入國家標(biāo)準(zhǔn)制、修訂計劃。按照國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會的任務(wù)要求，該項目研制周期為2013年11月~2015年12月（為期2年），要求2015年12月底前完成標(biāo)準(zhǔn)的報批稿。 據(jù)介紹，該項國家標(biāo)準(zhǔn)全稱《機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則》，規(guī)定了用于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析的術(shù)語和定義、范圍、類型、流程、一般要求、規(guī)則、分析類型、結(jié)果評估及輸出、報告編寫、單位系統(tǒng)等。 1、通則編制過程 1.1 編制原則 機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析往往與具體的軟件操作密切相關(guān)，但是，目前不同的有限元分析軟件在操作流程和命令方面都不盡相同。因此，本標(biāo)準(zhǔn)并未基于某一特定的軟件平臺來編寫，而是從不同的有限元分析軟件操作流程和方法中總結(jié)和提煉出需要共同遵守的規(guī)則和技術(shù)點(diǎn)。 1.2 工作分工 任務(wù)下達(dá)以后，全國技術(shù)產(chǎn)品文件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會根據(jù)該國家標(biāo)準(zhǔn)制定任務(wù)的具體要求，通過公開征集、擇優(yōu)選擇等方式，于2013年11月成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組（以下簡稱“工作組”）。工作組的專家主要來自中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、上海湃睿信息科技有限公司等多家制造業(yè)企業(yè)，涉及產(chǎn)品有限元仿真、開發(fā)和技術(shù)咨詢。 2、調(diào)研和分析工作的情況 2.1 調(diào)研國家、行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 為了較好把握本標(biāo)準(zhǔn)編寫的重點(diǎn)和難點(diǎn)，工作組對與該標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了調(diào)研和比較，主要包括《GB/T 31054-2014 機(jī)械產(chǎn)品計算機(jī)輔助工程 有限元數(shù)值計算 術(shù)語》等。 2.2 調(diào)研機(jī)械產(chǎn)品行業(yè)結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析研究與應(yīng)用情況 通過實(shí)地考察和查詢等方式，進(jìn)行了廣泛的調(diào)研工作，走訪了機(jī)械產(chǎn)品行業(yè)重點(diǎn)單位，了解了這些單位在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析流程、軟件工具等方面的基本情況。機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析技術(shù)在大量推廣和應(yīng)用的同時，存在一些突出的問題。例如不同工程師對仿真分析中的模型命名、簡化原則和模型檢查等方面存在明顯的差異，加上人為主觀因素干預(yù)等等諸多因素造成各個工程師之間仿真分析自稱體系、相互隔離，導(dǎo)致仿真分析結(jié)果只能成為設(shè)計中形式化的工具，甚至可能誤導(dǎo)決策。這些都制約了機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析技術(shù)水平的發(fā)展。要解決這些問題，只有制定統(tǒng)一適用的標(biāo)準(zhǔn)，對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析建模的命名規(guī)則、網(wǎng)格劃分方法等做出系統(tǒng)性規(guī)定，促進(jìn)仿真分析技術(shù)水平的提高，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提升。 三、主要技術(shù)內(nèi)容的說明 編制完成后的《機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則》為機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析人員提供有限元力學(xué)仿真分析的標(biāo)準(zhǔn)指南。通過對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元仿真建模方法、內(nèi)容以及評估的規(guī)范定義，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析模型的高度完整性、高可靠性和高重用性。有效保障和促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品有限元分析的正確、高速發(fā)展，為機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、流程規(guī)范和質(zhì)量規(guī)范提供切實(shí)可行的技術(shù)支撐，提高機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的高可靠性和自主創(chuàng)新能力，降低設(shè)計風(fēng)險其主要技術(shù)內(nèi)容說明如下： 1、術(shù)語和定義 以機(jī)械產(chǎn)品為對象，針對結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析建模過程，確定了機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析建模的術(shù)語。這些術(shù)語包括有限元建模、材料屬性、邊界條件、應(yīng)力集中、單元、零維單元、一維單元、二維單元、三維單元、質(zhì)量單元、彈簧單元、節(jié)點(diǎn)、桿、梁、板/殼、實(shí)體、高階單元、低階單元、約束、位移、載荷、強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析、長寬比、長細(xì)比、翹曲度、偏斜度、內(nèi)角、幾何非線性和材料非線性。 2、范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析的類型、流程、一般要求、模型建立規(guī)則、有限元分析（簡稱“分析”）、結(jié)果評估、結(jié)果輸出、報告編寫。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的有限元力學(xué)分析。 3、有限元分析類型 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析的分析類型進(jìn)行了規(guī)定。 4、有限元分析的流程 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析流程進(jìn)行了規(guī)定。 機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析常用流程圖 5、一般要求 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析時模型簡化、單元類型選擇、網(wǎng)格劃分、計算方法選擇等內(nèi)容等進(jìn)行了規(guī)定。 6、有限元模型建立規(guī)則 借鑒了國家標(biāo)準(zhǔn)中的部分規(guī)定，同時也提煉了有限元分析工程師應(yīng)用有限元軟件的經(jīng)驗(yàn)，對機(jī)械產(chǎn)品有限元分析中，有限元模型的建立進(jìn)行了規(guī)定。 7、有限元分析 將機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析分成靜力學(xué)分析與動力學(xué)分析兩類，并分別對其分析方法進(jìn)行了規(guī)定。其中，動力學(xué)分析分為：模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析及瞬態(tài)動力學(xué)分析。 8、有限元分析結(jié)果評估 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析結(jié)果的評估方法及方法選擇進(jìn)行了規(guī)定。 9、有限元結(jié)果輸出 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析結(jié)果的輸出進(jìn)行了規(guī)定。結(jié)果輸出分為：靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析以及瞬態(tài)動力學(xué)分析。 10、分析報告編寫 對機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析報告的內(nèi)容及編寫方法進(jìn)行了規(guī)定等。 單位系統(tǒng) 四、結(jié)束語 眼下，中國工業(yè)領(lǐng)域正不斷踐行《中國制造2025》行動綱領(lǐng)，推動傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和健康穩(wěn)定發(fā)展。湃睿科技此次成功制定機(jī)械產(chǎn)品制造方面的國家標(biāo)準(zhǔn)，無疑助力了我國制造業(yè)的跨越發(fā)展。主導(dǎo)制定出“機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有限元力學(xué)分析通用規(guī)則”國家標(biāo)準(zhǔn)，與其在仿真領(lǐng)域深厚的客戶積累及行業(yè)定位是密不可分的。 關(guān)于湃睿科技：致力于在產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)領(lǐng)域，為制造業(yè)客戶提供集成高效的信息技術(shù)解決方案和技術(shù)平臺，在CAD/CAE/CAM、產(chǎn)品生命周期管理PLM、數(shù)字化制造和仿真、ALM/SCM/SLM、物聯(lián)網(wǎng)IOT等領(lǐng)域提供解決方案以及規(guī)劃咨詢、實(shí)施推廣和定制開發(fā)服務(wù)。湃睿科技目前僅技術(shù)團(tuán)隊超過140人規(guī)模，已服務(wù)于徐工集團(tuán)、三一重工、一汽集團(tuán)、格特拉克、中國通號、臥龍電氣、華為、海康威視、微創(chuàng)醫(yī)療、新華醫(yī)療等 1000多家國內(nèi)外知名企業(yè)，橫跨工業(yè)裝備、汽車、高科技電子、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國防等多個行業(yè)。 |
