【code_aster】结构和热力耦合有限元仿真软件
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一、code_aster总体介绍
code_aster为法国电力集团（EDF）自1989年起开始研发的通用结构和热力耦合有限元仿真软件。code_aster可用于力学、热学和声学等物理现象的仿真分析，以及进行上述现象的耦合仿真分析。作为一款有限元仿真软件，code_aster可进行静力学、动力学和振动、子结构分析、土-结构相互作用、流固耦合、热学等问题的仿真分析，具备广阔的应用范围。code_aster功能丰富，内置400余种有限单元，擅长处理各类非线性问题。目前code_aster与功能强大的仿真平台SALOME有机结合，开发出结构与热力耦合的集成仿真平台SALOME_MECA，其功能覆盖结构仿真全流程的各个环节——CAD建模、网格剖分、分析计算以及结果可视化和统计分析。借助SALOME_MECA平台可开展code_aster与其他仿真分析软件（如CFD、概率分析软件）的耦合仿真。code_aster的开发遵循严格的质保要求，目前已通过工业领域的认证，在各工业领域尤其是能源电力领域有大量的工程和研发应用案例。
二、code_aster 的特色功能
1.丰富的材料模型
材料的本构模型描述了不同材料在不同工况下表现出的力学行为。code_aster拥有超过200种的材料本构模型，可描述金属材料、多晶材料、混凝土、岩土材料等材料的多种行为（如断裂和损伤、蠕变、不可压缩性、辐照作用下的行为、相变效应下的行为）。对于特定的材料行为，针对实体单元、板壳单元、杆梁单元、离散单元、加强件单元和连接件单元等不同的有限单元类型，code_aster提供了合适的材料模型。
2.强大的非线性分析功能
除了材料非线性之外，code_aster还具备优秀的几何非线性和接触非线性分析功能。几何非线性方面，用户可以选择不同的应力度量和应变度量，以及多种大位移小变形、大位移大变形的描述方法。工业仿真经常需要考虑接触和摩擦，code_aster提供了处理接触和摩擦的多种方法，并且可结合几何非线性功能，精确而高效的对接触摩擦问题进行仿真。
材料成型仿真，考虑接触摩擦、材料非线性和几何非线性
3.断裂力学
断裂力学分析无论在工业设施的设计还是运维中均有广泛的应用。code_aster提供线弹性断裂力学、非线性断裂力学、扩展有限元（XFEM）以及裂纹结构网格处理等功能，可对脆性断裂、延性断裂和裂纹扩展进行仿真分析。
复杂结构的三维断裂力学评定分析
4.结构抗震分析
在结构抗震分析领域，code_aster提供了多种分析方法（包括反应谱法和时程分析法），多种谱分析的工具，多种适用于抗震分析的钢筋混凝土本构模型，不同的考虑土-结构相互作用的方法。这些功能使得code_aster能处理复杂的结构抗震分析问题。
完整核岛厂房的抗震分析
5.前沿的土木工程分析功能
混凝土结构是土木工程领域使用最广泛的结构形式。损伤和老化会影响钢筋混凝土结构的安全性和使用性。code_aster中集成了混凝土损伤和老化建模仿真相关最前沿的功能，结合施工和运维数据，可精确的评价混凝土结构的安全性和老化性能。
预应力混凝土结构损伤分析
6.内置的耦合仿真功能
code_aster能进行以下多物理现象的单向耦合仿真：
- 热学-力学耦合
- 热学-冶金学耦合
- 热学-冶金学-力学耦合
- 电学-力学耦合
- 流体-力学耦合
同时code_aster能进行热学-水-力学强耦合仿真，拥有适用于结构分析的流固耦合功能。
7.焊接分析
使用code_aster的热学-冶金学-力学耦合功能，可对焊接过程和其效果进行仿真分析。
焊接应力分析
8.声学-力学耦合分析
冷却塔的声学-振动分析
9.HPC并行计算
code_aster支持HPC并行计算，以应对日益增大的仿真模型带来的挑战。code_aster可进行OpenMP和MPI并行计算以及二者的混合并行计算。目前code_aster的并行功能可对千万级自由度问题进行仿真。
OpenMP和MPI混合并行计算带来的速度提升
三.code_aster的使用情况
除了EDF之外，code_aster在全世界工业界和学术界拥有大量的用户。
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