工艺仿真软件系列-1 MSC \ Altair

CAE仿真软件，除了被大众熟知的通用软件外，还有许多专用仿真软件。它们专注某一细分领域，软件界面和功能中集成了更多和这一细分领域相关的实际功能，使其目标更明确，更专注。

这系列文章简单调研和介绍一下各家CAE大厂推出的专用仿真软件。先从Hexagon MSC 和 Altair开始。

Hexagon-MSC Simufact

MSC是仿真软件公司的鼻祖。Hexagon收购MSC后，相关仿真软件子品牌都归Hexagon所有。Simufact就是Hexagon旗下的工艺仿真软件品牌。主要有三个产品：Simufact forming \ welding \ additive，覆盖了成型、焊接和增材制造三种主流工艺。

 官方网站可以下载其产品手册，链接如下

https://www.simufact.com/simufact-products.html?file=files/Medien/Broschures/Products/Hexagon_MI_Simufact_Product_Lines_Broschure_A4_E_2020_screen.pdf&cid=8047

这些工艺仿真软件，其底层求解器仍然基于成熟的通用有限元求解器。本质上就是仿真软件公司为某种制造工艺定制的GUI前后处理界面，将关于该工艺的一些知识固化进软件界面中。

例如，Simufact Forming的介绍页中写，它基于显式和隐式两种求解器，背后是MSC Dytran和Marc。

https://www.simufact.com/simufactforming-forming-simulation.html

https://www.simufact.com/simufactforming-forming-simulation.html

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3D打印工艺仿真软件Simufact additive的技术介绍页面，也直接说其求解器基于MSC Marc.

这个Simufact additive我简单玩了一下。

网上可以下载到的版本（咳咳）只有比较早的1.0. 它的demo展示案例中就有上图所示的这个支架。

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求解器生成的文件内容大多是xml格式。在求解器目录的_Run_文件夹中，可以看到.dat文件，开头的声明就是：

Marc input file produced by Simufact Additive 1.0.0.48378.x64 (Windows)

以及，在这个目录下，run.bat 中可以看到调用求解器的命令，调用的是sfMarc，其实就是定制版的Marc求解器。

call "C:\Program Files\simufact\simufact\additive\1.0\sfMarc\sf_tools\run_sfMarc.bat" -ddm 1 -nps 3 -nthread_solver 6 -nthread_elem 6 -j 02-withSupports.dat

这个版本的Simufact additive，没有特别详尽的html版本帮助文档。除了安装文档和新特性外，就只有一些Infosheets和Demos&Examples. 确实，求解器文件是基于Marc的话，后续一些具体的技术细节都可以直接参考Marc文档了。

Altair Inspire

Altair也是工艺仿真软件的大户。如今，Altair把旗下所有制造工艺相关的仿真软件统一在Inspire品牌旗下。包括Altair Inspire Print3D、Inspire Mold、Inspire Cast、Inspire Form、Inspire Extrude、Inspire PolyFoam、Multiscale Designer等等。离散元工具EDEM也被放在工艺仿真软件分类中。

别看这里软件数量好像非常多，但每一款软件的功能都相对比较单一、有限。它们基于统一的Inspire 风格UI界面。例如Inspire Form，其界面风格大概长这样：

整个界面很多通用组件的代码都是可复用的。包括求解器调用窗口的设计风格、后处理的云图显示，都和Inspire主程序保持一致。（也很类似Simlab，以及新版HyperMesh，但大概可以看出和这俩使用的代码还是不太一样的）

别看它界面上功能似乎不多，但具体在每款软件的工业领域内，软件包含的数据资料还是非常全面的。例如这里Inspire Form的材料库：

以及相应的工艺（其实就相当于不同的求解器模板）：

结果可以显示FLD成型图：

具体这个Inspire Form的官方网页上没写它使用了哪个求解器。不过HyperMesh的一个衍生工具：HyperForm的文档中介绍，它可以选择调用Abaqus、LS-DYNA或RADIOSS等求解器。想来Inspire这个工具也类似。

另一个工具 Inspire Cast，界面更加简洁。和Casting有关的一共就四种类型，加上一个求解按钮。但操作简洁，结果酷炫。像这样，能模拟各类不同的铸造工艺，及相应的铸造过程。这应该是一个流、固、热耦合的复杂物理过程，使用了空气-金属两相模型计算。如果用通用仿真软件来实现，还是相当复杂的。

小结

其实从这两家公司的制造工艺仿真软件就可以看出，所谓专用仿真软件，对这些拥有强大通用软件的巨头来说，主要是针对具体工艺做针对性的研发优化，以及开发一个定制化前处理GUI的事。

毕竟，像Marc这样的非线性求解器，其功能包罗万象，本身就可以做许多复杂工艺过程的仿真。拥有强大且可靠的通用求解器，向下进入细分行业定制专业化的解决方案，其需要的工作量相比从零开发一个求解器来说要小得多，但反而更容易得到客户的信任。

当然，真正的信任还是要靠仿真和实验的对标测试来建立。

对于国产软件来说，从一个具体行业切入，可能最初会相对来说做的更容易一些。但这样的路线对于我们期望的工业软件国产化替代的终局来说，是正确的吗？没人知道。毕竟仿真软件开发者都是商业公司，商业公司是要盈利的，首要目标都是在市场竞争中活下去。只要能获得订单，商业模式就没有好坏之分。