作者署名：看航空 弓虽
中美贸易抵触引发了国人对中心技术的深度思索，关于中心工业软件的掌握已成为美国遏制我国开展的主要战略手腕之一。
2019年5月美国ANSYS公司对华为等公司末尾禁售仿真软件，更让CAE软件成为人们关心的焦点。
结构剖析软件作为最早降生和工程运用最普遍的CAE软件，是当之无愧的“国之重器”。
本群众号将延续宣布《国产结构剖析软件开展战略研讨》系列文章，将从结构剖析软件的战略作用、国际发展、国际发展、面临应战和发展战略几个层面入手，深化剖析国产结构剖析软件的过去、往常和未来。
1。 战略作用
2。国际发展：发展进程
3。国际发展：发展现状
4。国际发展：总体状况
5。国际发展：军工篇1
6。国际发展：军工篇2
7。国内发展：军工篇3
8。国内发展：军工篇4
9。国内发展：院所篇
10。国内发展：高校篇
11。国内发展：发展现状
12。面临应战
13。发展战略
引言
工业软件是当之无愧整个现代工业体系的“大脑”，每一套古代工业产品和装备的研制的都离不完工业软件的运转，在智能制造和工业4.0的时期工业软件的重要性进一步凸显。
随着工业技术的发展，工业软件逐渐成为我国工业发展的最大瓶颈。在CAD、CAE、CAM、CAPP等这些重要的工业软件当中，CAE软件主要用于数字建模与仿真，其实质是IT技术与工业化临时积聚的工业知识的结晶，是工业软件中含金量最高而我国基础最为单薄的环节。
结构分析软件是最早降生的CAE软件，也是工程中运用范围最普遍的CAE软件，经过数值计算等手腕可有效处置结构平台的强度和完整性效果，直接决议了却构重量、平安性、寿命、舒适性等结构平台的重要属性，而结构平台是工业产品与装备完胜利用功用的最重要保证，因此欧美等国度一直将结构分析软件作为具有核心战略作用的软件工具停止继续发展。
随着人类对力学实际、模型树立和数值算法等技术的不时突破，结构分析软件的外延也发生了深入的变化：
早期主要指用有限元法（FEM）对结构的刚度、强度进行分析。其根源最早可以追溯到1956年波音公司编制了外部有限元顺序来计算飞机机翼强度，一般被以为是结构分析软件在工程中使用的末尾。
图1：结构分析软件是起源最早的CAE软件
古代的结构分析软件的使用范围曾经扩展到对工业产品未来的任务形状（强度、寿命、热传导、牢靠性）和运行行为（动力学、活动学、NVH）进行模拟仿真，可及早觉察想象缺陷，改良和优化想象计划。所用的手腕也从繁多的有限元法扩展到有限差分法（FDM）、边境元法（BEM）、混合有限元（MHFEM）、扩展有限元（XFEM）、工程法等多种方法。
结构分析软件的核心战略作用
结构分析软件是事关国度战略安全的关键核心工具，是提高我国装备制造业核心协作才干，保证国度战略安全所必需掌握的关键技术，其核心战略作用次要表现在以下三方面：
1、核心技术研讨的重要工具
结构分析软件是进行核心技术研讨的重要工具，主要表现在基础性、前沿性、关键性三个方面：
根底性
数值模仿方法曾经与实际研讨、物理实验并称“创新三架马车”，结构分析软件作为一种重要的数值模仿方法，它能够辅佐迷信家、工程师提醒物理实验手段尚不能提醒或很难揭示的迷信规律。在没有结构分析软件之间长达一个世纪里，人们对结构应力形态构求解的方法只能通过解析技术失掉，而且只能计算载荷和几何外形比拟冗杂的效果。现代结构分析软件提供的的线性、非线性分析、动力学分析等功能，是进行核心技术研讨的必备根底工具。
图2：核心技术研究的基础性
前沿性
结构分析软件在支持新资料设计（纳米资料、碳纤维、4D打印资料）、新结构设计（仿生结构、柔性结构、智能结构）、新技术（虚拟实验技术、虚拟梦想技术），可对人类还没有制造进去的前沿资料和结构，准确模仿其结构照应，为创新设计提供依据。比如人们很早就通过数值手段预测碳原子单层结构具有很高的刚度和强度（比钢材高100倍），直到2004年曼彻斯特大学的两位教授通过微机械剥离的方法制备出地道的石墨烯结构，这种预测才得到物理实验的考证。
图4：核心技术研究的前沿性
关键性
装备研制中的关键技术的解决经常依赖准确的结构分析结果，如高明声速飞行器耐高温/防护结构设计、重型火箭的大跨度结构动力学设计、大型跨海大桥的耦合分析、高速列车的疲倦寿命分析等，都需求结构分析软件的支撑。
例如美国为实施阿波罗登月计划，组织开拓了第一个工程适用的结构分析软件NASTRAN（NASA Sturucturla Analysis），用于计算不具有可实验性的飞行器结构，系统地解决了却构系列关键效果。美国为了研制高超声速飞行器，美国开拓了一系列结构分析软件，保证了型号的胜利。
图6：国外高超声速分析软件
2、工业装备研制的基本保障
结构分析软件是工业装备研制的基本保障，主要表现在结构分析是工业特性需求、贯串装备研制全周期、致命性短板三个方面：
工业装备特性需求
目前我国工业产品和装备进入了片面自主研制的快速发展时期，航空、航天、船舶、兵器、高铁等行业已经进入全面自主设计阶段，对结构平台的设计提出了多项特性的需求，比如要在有限的结构重量下完成局部功能目的，结构的NVH特性和乘员的舒适性等多个方面。
图7：结构分析软件是工业个性需求
贯串装备研制全周期
结构分析软件已成为装备研制不可或缺的设计工具，已融入到装备研制的预发展、概念设计、初步设计、精细设计、试验考证、制造装配和试飞退役等全生命周期中。以航空装备为例，结构分析软件已经成为飞机设计、制造、强度验证和退役中应用最广泛的工业软件之一。
图8：结构分析软件应用于装备全生命周期
致命性短板
结构分析软件直接决议了结构平台的主要质量，如结构强度、结构寿命、结构舒适性等，关于提高设计效率、降低设计利息也有着重要作用。从国内来看，工业部门简直全面依赖入口结构分析软件（入口占比90%以上），缺少自主的高精度结构分析软件已经成为工业产品和装备研制的致命性短板。
图9：工业部门普遍使用国外入口软件
3、智能制造实现的关键支撑
结构分析软件是智能制造实现的关键支撑，主要表现在结构分析软件对智能制造的数字化、网络化、智能化都起着支撑作用。
数字化
结构分析软件是未来工业产品数字化V&V验收流程中的基础手段，以航空装备为例，在概念设计阶段需求树立结构的低保真度数字模型（如梁式模型）；在初步设计阶段需求树立中等保真度数字模型（如自然网格模型）；在精细设计阶段需要树立高保真度数字模型（如细节三维模型）。
图10：两栖飞机着水载荷分析模型
图10：细节结构三维模型
网络化
结构分析软件是未来实现5G+制造的关键工具，通过数据清洗、数据拟合、模型矫正、可信度分析、云计算等技术支持，实现结构的智能制造中的全形态数据实时搜集和结构的实时评价。
图12：结构分析软件是实现5G+制造的关键工具
智能化
结构分析软件也是实现智能化转型的重要支撑，通过建立系列包括智能特征的数字化模型，建立物理空间与数字空间的实时数据映照和反应预测优化，实现参数智能婚配、实时智能判据和智能预警，支撑智能化转型。
图13：结构分析软件对智能化的支撑作用
完毕语
谁掌握了核心技术，谁就赢得未来新技术革命中的优势！总书记在第十九次院士大会上强调：
“实际重复通知我们，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”
大型结构分析软件的研制需要同时触及多项结构强度关键技术攻关和大型冗杂软件零碎开拓，既是一项高难度的迷信研究，也是一项大范围的工程实际，对工业产品研发和科学技术创新都具有重要的战略支撑作用，是事关国家战略安全的关键核心工具。
抓住历史机遇，研制具有国际激进水平的结构分析软件无疑是我国工业征途上必须完成的重要义务，也是成为国防强国和工业强国必须迈过的一道坎！
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