使用WELSIM生成CalculiX求解器文件
本文摘要（由AI生成）：
这段文字主要介绍了 CalculiX 这款开源有限元软件，它具有丰富的单元类型、多种求解类型、优秀的求解性能、支持并行处理等优点。文章还介绍了如何使用 WELSIM 生成 CalculiX 计算文件，并联合求解，以及目前 WELSIM 已支持的命令。此外，文章还提到了 MatEditor 这款独立的材料编辑软件也支持 CalculiX 材料数据的导出，并且 Abaqus 与 CalculiX 材料命令一致。最后，文章还总结了 WELSIM 生成 CalculiX 计算文件的优点，并提到了其他开源求解器的支持。
CalculiX是一款优秀的通用开源有限元软件，基于GPL开源协议，可以在Windows和Linux操作系统上运行。求解器支持丰富的单元类型，多种求解类型，优秀的求解性能，支持并行处理等，可计算静态、瞬态、流体和热等模型。CalculiX已经广泛用于学术与工业界。目前最新的版本是2.21，项目方开源了全部代码，同时提供了编译后的可执行程序和大量实例。
CalculiX求解器输入文件与Abaqus格式相似，格式简洁明了，易于学习。文件后缀名可以任意，但常用*.inp。可以是单个文件，也可以分为多个文件。笔者倾向于使用两个文件的输入方式，一个网格文件，定义网格相关所有信息。另一个控制命令文件，含有材料，载荷步，参数等信息。
为了更好的支持开源求解器与仿真社区，WELSIM近期支持了CalculiX的前处理，用户可以快速的生成CalculiX计算所需的输入文件。用户在定义完模型后，在菜单栏的工具（Tools）选项中，选择输出CalculiX文件，即可在指定目录得到求解器文件。
导出成功后，会生成两个求解器，calculix_welsim.inp是求解器输入文件，其中通过*INCLUDE命令，调用名为mesh_abaqus.inp的网格文件。
同时，WELSIM可以直接调用CalculiX进行计算。当下载CalculiX求解器文件后，可以通过首选项 – 求解器 - CalculiX可执行文件，来配置求解器ccx.exe或ccx_MT.exe的路径。定义好模型后，可以直接求解，并得到结果文件。
由于CalculiX不是默认的求解器，当进行联合求解时，需要将分析设置节点（Study Settings）的求解器属性设定为CalculiX。CalculiX的载荷步设置更为灵活，因此WELSIM在每个载荷步内提供更多的分析设置。
已经支持的命令
最新版的CalculiX共有141个命令，目前WELSIM已经支持了60个命令，占全部命令的42%，且全部为核心命令，已经满足常用的分析。支持的命令如下。
控制命令：
AMPLITUDE:
BEAM SECTION
CFD
COMPLEX FREQUENCY
DYNAMIC
ELECTROMAGNETICS
EL FILE
EL PRINT
END STEP
FREQUENCY
FRICTION
HEADING
HEAT TRANSFER
INCLUDE
NODE FILE
NODE PRINT
FLUID CONSTANTS
PHYSICAL CONSTANTS
REFINE MESH
RIGID BODY
STATIC
STEADY STATE DYNAMICS
STEP
接触、初始与边界等条件：
BOUNDARY
CFLUX
CLOAD
CONSTRAINT
CONTACT PAIR
DFLUX
DLOAD
DSLOAD
FILM
INITIAL CONDITIONS
MASS FLOW
RADIATE
网格命令：
ELEMENT
ELSET
EQUATION
FLUID SECTION
MASS
NODE
NSET
SHELL SECTION
SOLID SECTION
SURFACE
材料命令：
CONDUCTIVITY
CREEP
CYCLIC HARDENING
DAMPING
DEFORMATION PLASTICITY
DENSITY
ELASTIC
ELECTRICAL CONDUCTIVITY
EXPANSION
HYPERELASTIC
MAGNETIC PERMEABILITY
MATERIAL
PLASTIC
RATE DEPENDENT
SPECIFIC GAS CONSTANT
SPECIFIC HEAT
MatEditor输出CalculiX材料命令
除WELSIM外，独立的材料编辑软件MatEditor也支持CalculiX材料数据的导出。由于Abaqus与CalculiX材料命令一致，导出的材料数据文本既可以用于CalculiX，也可以用于Abaqus。
总结
本文介绍了使用WELSIM生成CalculiX计算文件，和联合求解的设置。得益于优异的GUI，用户可以快速生成高质量的CalculiX文件。
目前WELSIM只支持Tet4, Tet10, Tri3, Tri6单元，输出的CalculiX单元仅支持C3D4, C3D10, F3D4, DC3D4, DC3D10, S3, S6，B21, B32, T2D2, T3D3。
CalculiX使用GPL开源协议，WELSIM的安装包中不含CalculiX求解器。用户需要自行下载求解器。通过简单配置，即可使用WELSIM与CalculiX联合求解工程问题。
CalculiX输入文件的功能已经在2024R2中开发版中，会在正式版和以后的版本中不断维护与增强。其他开源求解器的支持，可以参考《使用WELSIM生成SU2求解器文件》，《使用WELSIM调用OpenRadioss进行显示动力学分析》，《使用WelSim生成FrontISTR网格与输入文件》，《使用WELSIM生成MFEM初始网格文件》，《使用WELSIM生成电磁计算软件Palace的求解器文件》。
WelSim与作者不隶属于CalculiX和Abaqus。和CalculiX、Abaqus开发团队与机构没有直接关系。这里引用CalculiX仅用作技术博客文章与软件使用的参考。
