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

在仿真分析过程中，不同公司之间或同一公司不同应用软件之间，由于大家使用不同的软件，经常会遇到要把不同模型文件数据进行转换的需求。计算机辅助设计（CAD）已经存在iges、sat、step等多种数据交换标准格式，且这些格式的规范是公开可用的，但计算机辅助工程（CAE）方向至今都没有一种数据交换标准。

大型复杂结构在设计过程中需要应用多种仿真分析软件，如使用ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等软件进行结构的静、动力分析，由于各种软件采用的计算模型及侧重点不同，国家规范规定对大型复杂结构需要应用两种以上不同的软件进行一致性比较分析。大型复杂结构的建模工作在结构分析过程中占有至少80%以上的时间比重，这个比重随着工程方案的频繁改动将会显得更为突出。但是，两种CAE软件模型文件的数据格式存在巨大的差异性，无法相互直接调用计算。基于实际工程的需要，开发一款实现不同结构分析软件之间模型转换工作的转换软件，在一些具体工程中就显得尤其重要和必要。

然而由于仿真分析软件输出的数据接口文件格式特别复杂、不同计算类型的数据表达形式繁多，加上各大主流仿真分析软件的模型文件数据格式基本都对外保密、相关的公开技术资料相当匮乏，外部软件开发人员难以真正设计出功能全面、值得推广的仿真模型转换软件，所以市场上此类软件基本还是空白。虽然市面上现在部分前处理软件也提供了有限元模型转换功能，比如Hypermesh、ANSA，但转换效果极其不理想，经常丢失重要属性和其他信息，而且这些软件都是国外软件公司开发的，也不会根据客户反馈的需求定制开发功能，无法满足用户的个性化需求。

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，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。

Java语言的宣传口号为“一次编程，到处执行”，相同的Java代码之所以可以在不同的操作系统和平台上运行得益于Java虚拟机。而FEMTransfer软件的最终目标就是“一次建模，到处计算”，FEMTransfer软件将成为Java虚拟机一样的存在，使用者只需要建一次模型，就可以在不同计算软件环境下完成计算。

FEMTransfer软件内核本质上是世界上计算机辅助工程（CAE）方向第一种也是至今为止唯一一种数据交换标准，这才是FEMTransfer软件的关键精髓所在，它解决了CAE行业从1960年起步以来50多年一直未能有效解决的行业“痛点”。FEMTransfer软件执行CAE数据模型转换时，所有转入模型数据都要按照内置的CAE交换标准转存成中间数据，然后再按照转出模型的数据格式输出数据文件。


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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、梁、实体、质量点、弹簧等各类单元的完美转换，尤其着重关注和完美解决了板单元和梁单元的朝向和偏移保持和原始模型一致，最终实现了只需要建立一次模型就可以在多种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

本网站为FEMTransfer软件体验网站，分为试用和付费两条转换路线。试用路线可以自行在线提交非商用模型进行转换，不收取任何费用，但试用版本会对上传模型的板厚/梁截面/实体单元属性数量设置上限，严禁用于商业/涉密模型的转换。付费路线对模型没有任何限制，需要提前联系济南快创软件公司技术经理QQ2467946477、微信jinankuaichuang充值后才能正常使用。

三、软件发展历程

2013.8 软件正式立项，开始研发