這一版改了什麼?
MSC Apex 2025.2 已經上線,重點放在與 MSC Nastran 的深度同步,讓模擬流程更快、更準。關鍵升級:
- 更快的運算
- 透過「線性間隙」功能模擬零件受壓接觸,提升分析效率。
- 更強的效能
- 支援曲面節點合併,優化連接處的數據處理。
- 多模型管理
- 同一介面切換多個模型進行對比驗證,省下授權成本。
- 精準建模
- 改進變截面樑的建模精度,設定更具彈性。
- 簡化流程
- 提升曲面綁定(Ties)效能,省去建立虛擬邊界與重複劃分網格的步驟。
多模型(Multi-model)支援
Apex 改進了節點與單元的儲存方式。全新的多模型功能允許將幾何模型、有限元素模型(FEM)或 Apex 資料庫匯入現有模型,或作為獨立模型開啟,且無需重新啟動應用程式。
圖 1|多模型功能:同一介面載入多個模型
圖 2|在多個模型間無縫切換審閱與後處理
- 提升工作流程效率:在多個模型之間無縫切換,減少等待時間;可同時針對不同模型審閱、編輯與後處理,對大型裝配體或跨領域專案尤為實用。
- 數據完整性與效能:每個模型保留完整幾何、網格及元數據,切換不遺失;先進記憶體管理讓高解析度網格也能多模型並存。
- 整合與自動化:與情境管理(Scenario Management)整合,可針對不同模型同時或依序執行分析;可與腳本 API 配合,自動化重複性的多模型工作流程。
圖 3|研究樹中非啟用模型以灰色顯示
強化型網格相關綁定(Mesh-dependent Ties)
2025.2 引入「相依於網格」的綁定技術,提供邊對邊、邊對單元邊、邊對節點等多種連接類型。
圖 4|Mesh-dependent Ties:幾何邊界與網格邊界/節點精確對齊
- 更靈活的連接與建模精度:幾何邊界可與網格邊界或節點精確對齊,無需虛擬幾何層即可在不同物體間實現一致網格(Congruent meshes);支援孤立網格、關聯網格、刻面體及混合單元類型,可連結實體、殼與樑。
- 進階控制參數:自定義搜尋距離(Search distance)與清理公差(Cleanup tolerance);綁定作用類似「種子」,將節點位置限制在指定邊界上。
- 效能優化與突破限制:針對大型模型顯著降低記憶體佔用,生成式更新時減少不必要的重劃網格;取消以往 0.2 mm 的公差限制,可高效處理更大間隙。
- 穩定性:儲存幾何與網格實體之間的映射關係,模型修改後綁定關係仍保持連接,複雜裝配體也很穩。
圖 5|綁定關係在模型修改後仍維持連接
節點合併功能優化(Node Merge Improvements)
節點合併工具現在支援在指定公差範圍內合併任何節點,包括孤立節點以及與幾何關聯的節點。
圖 6|節點合併:合併前
圖 7|節點合併:合併後,FEM 拓撲與連接性維持
- 提升建模靈活性:無需解除網格關聯,直接在現有結構上合併;局部編輯或重劃網格時,同時維持 FEM 拓撲與連接性。
- 大型裝配體一致性:合併過程可選擇保留特定節點及其 ID,對版本控管至關重要;支援刻面體同步更新,並與模組級運算整合。
- 核心價值:大幅減少以往最耗時的手動網格清理步驟。
網格劃分功能改進(Additional Meshing Improvements)
圖 8|六面體網格「保留網格控制形狀」選項
- 六面體網格形狀保真度:新增「保留網格控制形狀(Preserve mesh control shape)」選項,確保網格控制形狀在整個生成過程中不變,特別是網格控制曲線與邊界邊緣相交時。
- 抑制單元內邊界(Suppress Internal Edges):六面體劃分時可抑制單元內部邊界,避免不必要的切分,減少單元數量。
- 狹長曲面網格優化:改進靠近邊界邊緣處的節點對齊,顯著減少過渡區域的三角形單元數量。
圖 9|抑制單元內邊界前後對比
圖 10|狹長曲面的節點對齊改善
這些更新共同提升處理大型複雜模型的效率:更可靠的自動化、更高品質的單元、更低的人工負擔。
1D 單元屬性型錄工具(1D Element Property Catalog Tool)
全新的 1D 屬性型錄提供中央管理介面,讓使用者高效建立、編輯與管理各種 1D 屬性,大幅簡化傳統 MSC Nastran 樑建模流程。
- 全面屬性支援:標準樑單元 PBAR、PBARL、PBEAM、PBEAML;非線性樑單元 PBEMN1、PBARN1、PRODN1。
- 高效組織與管理:型錄式管理減少重複定義,確保大型裝配體屬性一致。
- 直觀導覽:設計邏輯與現有「材料庫」及「3D 單元屬性」一致,無需重新學習。
圖 11|1D 單元屬性型錄工具
非線性樑單元屬性(Nonlinear Beam Properties)
Apex 現在支援 PBEMN1、PBARN1、PRODN1 屬性,對模擬大變形與非線性條件下的結構響應至關重要。
- 高保真度模擬:不再需要手動繞道(Manual workarounds)。
- 工作流整合:直接整合進現有樑單元流程。
- Nastran 一致性:確保與 MSC Nastran Input Decks 高度一致,資料交換與後續求解更穩定。
樑跨與 1D 屬性型錄可以混合應用(Hybrid Approach):
- 樑跨法(Beam Span Method)
- 組織跨越不連續段落的樑單元;特別適用於僅有網格的模型(Mesh-only models)。
- 1D 屬性型錄(1D Property Catalog)
- 支援傳統 MSC Nastran 工作流程,集中化管理屬性,適合需為進階分析定義詳細參數的場景。
無論採用哪種方式,輸出模型都與 Nastran Input Decks 完全相容。
MSC Nastran 2025.2 深度整合與增強
- 非線性與接觸:Nastran 線性分析新增間隙元素(Gap Elements),Apex 已同步支援;非線性靜力新增全局能量輸出(Global Energy Outputs);支援接觸面間隙的多項控制選項。
- 求解效能:支援 SPARSESOLVER RESVEC 指令,顯著加快模態解的殘差向量運算,對以實體單元為主的大型模型尤其有利。
- 氣動彈性與模態:正式支援 Nastran 動態氣動彈性(Dynamic Aeroelasticity)與實數耦合模態(Real coupled modes)。
- 約束處理:支援 RBE3RFIX、RBE3TLVL、RBE3THR 等新驗證選項,更精確驗證剛體單元。
模組腳本編寫支援(Scripting Support for Modules)
腳本 API 現可用來建立與管理模組:
- 模組化操作自動化:透過程式碼定義模組結構、執行移動/旋轉/鏡射等轉換動作(Transform Actions)、自動定義模組間的邊界連接(Boundary Connections)。
- 可重複的標準化流程:針對複雜裝配體定義可重用流程,確保不同工程師與專案之間的模型處理標準一致。
- 整合大型自動化框架:從幾何準備、網格生成到分析情境設定一氣呵成。
圖 12|模組腳本自動化
後處理腳本自動化支援(Post-processing Scripting)
- 自動化繪圖與影像:自動生成變形圖(Deform)、雲紋圖(Fringe)、向量圖(Vector)並產出動畫。
- 關鍵熱點偵測:以腳本自動識別並標記應力集中的「熱點(Hot Spots)」。
- 流程整合:從求解完成到結果審閱無縫銜接。
易用性:視窗即時編輯網格種子
直接在主視圖(Viewport)中選取邊緣即可調整 Edge seeds,網格分佈立即更新,不必在多個對話框間切換。
圖 13|在 Viewport 中直接編輯邊緣種子
圖 14|種子數值調整後網格即時更新
結尾
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