AIFEM由永利总站15856[中国]有限公司自主研发的一款通用的、智能的、新一代有限元分析(FEM)软件。软件致力于实现通用FEM软件的国产化替代，协助设计师、CAE工程师等用户解决固体结构相关的静力学、动力学、振动、热力学等实际工程问题。同时，软件结合永利总站15856特色的AI智能加速、数字孪生建模、智能优化等技术，提供快速且不失精度的有限元分析和设计优化功能，帮助工业企业有效地建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高产品的研发效率。

（1）软件的核心是国产自主的通用有限元求解器, 它有与国外商软比肩的计算效率和精度。

（2）软件融合了具有永利总站15856特色的AI技术。求解器与AI算法相结合，在保证精度的前提下，通过智能加速进一步提升计算效率；AIFEM也可以配合永利总站15856其他产品，通过AI算法，构建数字孪生模型，进行实时仿真方面的应用。

（3）软件界面友好易用。软件提供了引导式的、前后处理和求解一体化用户交互界面，有实时反馈的设置向导，并提供了可扩展的材料库，进一步仿真分析各类操作的便捷性和易用性。

  (4)  AIFEM致力于解决实际工程问题。目前可进行零部件和装配体的静力和模态分析，并已经在一些重点军工企业、通信设备制造企业、新能源汽车企业、装备制造企业、核电企业等得到了应用落地。

（1）一体化工作流程

面向工程应用，AIFEM提供了前后处理与求解的一体化用户界面，覆盖从几何导入、几何编辑、网格划分、分析设定、分析求解、查看结果的完整仿真分析流程。

软件提供交互型三维视口，支持千万网格显示，支持多视口显示。视口内嵌按功能分区的视口交互按钮，操作简单便捷。软件界面融合设定向导，可以给出实时的操作反馈以及数据检查和修改建议，友好易学，并且能兼容不同阶段的设计师和工程师的使用需求和习惯。

图1 软件界面总览

（2）面向仿真的几何功能

软件支持通用的STEP和IGES几何文件格式的导入。在几何导入后，软件会自动计算并进行缝合、合缝、补面等几何拓扑修复操作，解决产品模型在不同软件之间传递、转换等引起的数据缺失问题。

图2 拓扑修复：补面

几何编辑功能，支持特征去除、布尔运算、装配变换。

通过特征去除功能，用户可以精准快速的去除不影响分析的次要特征，比如小孔、倒角等，也可以融合碎面、短线等可能会产生局部过密的网格的几何特征。

图3 特征去除

装配变换功能，是AIFEM的亮点功能之一。除了常规的五大变换操作（平移、旋转、镜像、缩放、阵列），软件还提供了针对零件装配的相切、对齐、同向，能够帮助用户快速、准确地完成零件装配。

图4 AIFEM特色的装配变换

（3）全自动网格划分功能

AIFEM支持全自动四面体网格划分。用户只要选择几何物体，软件会自动建议并填入网格划分尺寸和其他参数，用户可以一键生成网格，最大限度减轻工程师划分网格的工作量。

用户也能手动调整网格尺寸和曲率偏差来进行网格疏密调整，或更进一步使用局部网格加密功能。AIFEM提供的几何切分功能，可以自由切分线、面、体，辅助用户更有针对性地进行局部网格加密操作。

软件具有丰富的单元类型，用户根据实际需要，选择一阶或二阶单元进行分析。

图5 四面体网格

（4）便捷的材料设定

AIFEM提供两种材料设定：材料数据库和自定义材料。

材料数据库分为系统材料库和用户材料库。AIFEM的系统材料库，内置200余种国内外常用材料，可以一键使用。用户材料库则支持更专业的用户自由创建、管理、导入导出数据库，进行团队内材料库统一管理和分享。

对于已有材料参数或测试数据的材料，用户可以使用自定义材料功能，通过组合材料卡片的方式，快速地创建新材料。软件具有丰富的材料本构模型可供用户使用，目前支持弹性和弹塑性的力学行为定义。

图6 两种材料设定方式

（5）面向工程应用的通用仿真能力

软件支持多零件的装配体分析、多分析步分析、非线性分析。非线性功能包含几何非线性和材料非线性，支持解决各种复杂的非线性问题如塑性、大变形、大位移、大旋转等。

AIFEM提供两种分析步，解决最常见的分析类型：静力分析步，支持线性或非线性静力学分析；模态分析步，可以指定计算前N阶模态，或在给定频率范围内的所有模态，模态计算数量不设上限。

AIFEM提供多种边界条件、载荷、约束、接触等满足工程应用的工况施加方式，同时提供辅助函数、输出请求等设定进一步辅助用户进行灵活设定。比较有特色的工况设定，比如旋转对称、旋转惯性力等，可以有针对性的、且高效的解决各类旋转机械的结构仿真问题。

所有分析设定可以导出为AIFEM自有的可读JSON格式，软件也接受JSON格式以及商业软件INP文件格式的导入。

软件支持CPU并行求解。

表1 AIFEM仿真能力清单

（6）丰富的后处理功能

软件提供多种后处理功能，包含物理场云图、物理场云图动画和模态结果清单。用户可以自由控制变形显示，而且有多种渲染模式可供选择。软件的多视口，也方便用户对比多次仿真的结果，辅助用户更好地找到影响设计的关键因素。软件支持时程动画和模态简谐振动动画的播放和录制。展示模态、频率、广义质量、有效质量、参与系数等信息的模态结果清单，可辅助用户辨认关键模态、确认模态结果是否完备。

（1）抽尘泵离心叶轮强度分析

将叶轮在中心转轴处固定，并对整个转轮施加绕转轮中轴线的离心力载荷，模拟分析该叶轮在工作状态下（每分钟1万转）的变形和受力情况。

图7 离心叶轮模型

图8 离心叶轮的静力分析结果（形变放大倍数为500）

表2 AIFEM的计算结果与参考结果的对比，偏差在千分之一内

（2）抽尘泵离心叶轮模态分析

分析抽尘泵离心叶轮的自由模态。AIFEM能准确抓取到频率接近零的前6阶刚体自由模态。排除掉这6阶刚体运动模态，下面展示的是前5阶非刚体运动的自由模态结果。

图9 离心叶轮的振型

表3 AIFEM计算的特征频率与参考结果的对比，偏差在千分之一内

（3）水轮机活动导叶静力分析

对导叶的固定环施加位移约束，并对导叶的正反面施加水流压力载荷，分析该导叶在额定、最大水头、升压三种工况下的变形和受力情况。

(a) 几何	(b) 网格

图10 导叶模型

图11 导叶在三种水流工况下的等效应力结果（形变放大倍数为500）

表4 AIFEM计算的最大等效应力与参考结果的对比，偏差在千分之一内

（4） 水轮机顶盖强度分析

对顶盖底面施加压力载荷，采用1/4模型并施加旋转对称边界条件，分析该顶盖的变形情况。此分析考虑几何非线性。

(a) 几何	(b) 网格

图12 顶盖1/4模型

图13 顶盖在三种水流工况下的最大对数主应变结果（形变放大倍数为300）

表5 AIFEM计算的最大对数主应变与参考结果的对比，偏差在千分之一内