1、密級：公開各位專家/領導：您好!航空結構強度分析與優化系統（HAJIF2013）是中航工業強度所研制推出的國內航空界功能最為全面的大型CAE軟件系統，以強度試驗數據庫為支撐，提供飛行器結構基礎分析、優化設計、氣動彈性分析、熱分析、耐久性/損傷容限分析、起落架分析等功能。其中結構優化設計功能大大優于同類商軟；系統提供了強度大型強度試驗數據庫與工程模型庫，提供模型驗證與精確預估破壞功能。另外，以HAJIF的前后置和求解器為基礎，在國內定制了大量專用軟件系統，研發團隊是國內航空界唯一的一支成建制的計算結構力學研究團隊，具有力學、計算機、數學等綜合學科知識，具備四十年CAE軟件開發積累的大量代碼、文檔

2、和功能模塊。如果您對相關的功能模塊和定制開發感興趣，歡迎電話和郵件聯系！結構強度分析與優化軟件結構強度分析與優化軟件HAJIFHAJIF系統簡介系統簡介常常 亮亮 中國中國飛機強度飛機強度研究所研究所2015-11-052015-11-05密級：公開目目 次次長安長安西安西安( (總部總部) )閻良閻良耀耀州州上海上海 中國飛機強度研究所（623所）是我國唯一的飛機強度研究中心和地面強度鑒定與驗證試驗研究機構，具有代表國家對新研與改型飛機給出首飛前強度結論的職能。 強度所目前已基本形成了以西安總部為科研中心，以閻良、耀州、長安、上海為試驗基地的“四地五點”運轉格局。 飛行器強度問題的解決者；

3、飛行器強度新技術的創造者； 飛行器強度設計工具的提供者； 飛行器新型號地面驗證和鑒定者。一、單位簡介一、單位簡介計算結構技術與仿真中心，負責計算結構力學技術研究與CAE軟件研發等工作。近年來，先后承擔了國防基礎科研、863、集團創新基金、空裝、總裝等多項研究任務。參與了多個重點型號的結構優化、強度分析及虛擬試驗等工作，為型號研制提供了重要的技術支持。 中心長期堅持自主創新，多次獲國家級、省部級科技進步獎，在國內外各類期刊發表科技論文40余篇（其中EI檢索8篇）申請發明專利16項，軟件著作權15項，取得了顯著的社會和經濟效益。一、單位簡介一、單位簡介一、單位簡介一、單位簡介結構優化技術 多層次優

4、化設計技術 工程準則快速優化技術 多約束綜合優化設計 翼面氣動剪裁設計技術 載荷彈性修正技術CAE軟件研發 大型CAE軟件架構設計技術 超大規模線性方程組求解技術 超大規模變量高效敏度求解技術 基于三維的圖形顯示與模型交互技術強度分析技術 高效高精度結構建模技術 工程強度分析技術 結構后屈曲分析技術 漸進式破壞分析技術 連接件釘載分配及失效分析技術虛擬試驗技術 試驗數字化技術 模型校核與驗證(V&V)技術 虛擬現實與可視化技術 積木式試驗數據庫二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史1975年，由中國飛機強度研究所主持召開了航空結構強度計算軟件大會，決定開發“航空結構分析系統”，代號

5、為HAJIF，開始了中國人自己開發結構分析軟件的歷程。1979年，航空結構分析系統HAJIF-I，國防科工委科技進步一等獎。1981年，航空結構動力分析系統HAJIF-II，國家科技進步二等獎。1983年，飛機結構多約束優化系統YIDOYU，國家科技進步二等獎。1985年，大型航空結構非線性分析系統HAJIF-，國家科技進步一等獎。1989年，飛機結構振動環境預計系統VEP，國家科技進步二等獎。1995年，大型通用有限元結構分析程序系統HAJIF（X），獲航空部科技進步二等獎。 HAJIF-I的靜力分析功能完成了多個在研型號的全機/部件應力分析； HAJIF-II的固有動力特性計算方法先進、可

6、靠，解決了X-8 等型號的顫振分析問題，至今仍在一些主機廠所應用； HAJIF-III 的非線性求解策略先進，解決了某型轟炸機機翼彈塑性、穩定性分析問題，為設計提供了依據； HAJIF( X )的分析功能強大，具備飛機設計過程中多個專業的分析能力。 YIDOYU飛機結構多約束優化系統，具備在有限元基礎上對金屬結構的優化設計能力； VEP飛機結構振動環境預計系統，解決了多個型號的動強度設計問題。HAJIF系列軟件的2個突出貢獻！二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史HAJIF系列軟件系列軟件二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史 “面向設計”，專注于優化設計，在COMPASS軟件基礎上逐

7、步完善，服務于型號設計。 增加翼面結構快速建模功能，形成快速建模設計能力； 增加多層次優化能力，解決不同設計階段的工程需求； 增加多學科設計、氣動載荷計算和氣動彈性剪裁等功能。三維立體模型二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史 “突出專用”，針對飛機設計過程提供系列專用軟件，得到廣泛應用： 靜：飛機結構細節分析與強度校核軟件 動：起落架著陸滑跑載荷分析軟件 熱：飛機結構三維溫度場分析軟件 疲：耐久性/損傷容限分析軟件動車車體疲勞壽命評定燒蝕頭錐溫度云圖前起落架落振計算模型 壁板高應力區強度校核二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史2013年11月，HAJIF 2013版本，于閻良強度論

8、壇正式發布，增加了優化設計、氣彈分析等主要功能，形成航空界功能最為全面的綜合分析與優化系統。二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史2015年，HAJIF 2013 R2版本。 前后置處理：開發了獨立的基于圖形內核的前后置處理，采用OpenGL大規模圖形引擎設計技術，可實現1000萬節點模型的高效存取與交互； 求解效率：實現了大規模矩陣求解算法級并行技術，求解效率提升達810倍，高于同類商業軟件，穩健性大幅提高； 敏度求解：實現設計變量為10萬的大規模敏度求解。二、二、HAJIF軟件發展歷史軟件發展歷史 航空結構強度分析與優化設計軟件系統（HAJIF2013）是中航工業強度所研制推出的國內航

9、空界功能最為全面的大型CAE軟件系統，以強度試驗數據庫為支撐，提供飛行器結構靜強度、動強度、熱強度、氣動彈性、結構優化設計等基本求解功能，以及飛機結構細節強度校核、耐久性等特色分析功能。系統還提供可滿足用戶特殊需求的開放式定制環境，并設計有與多種主流CAE軟件的接口，具備獨立的圖形前后置處理功能。三、三、HAJIF系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介序號模塊教育版普通版專業版1基礎平臺2優化設計模塊3氣動彈性模塊4熱分析模塊5載荷計算模塊6工程模型庫7強度試驗數據庫工程數據庫工程數據庫 完全完全自主知識產權自主知識產權，全套全套程序程序源代碼源代碼； 基于基于組組件式的件式的開放

10、式開放式軟件架構軟件架構，適于定制，適于定制開發。開發。自主開放自主開放優化設計優化設計高效實用高效實用 材料數據庫；材料數據庫； 試驗數據庫試驗數據庫； 工程模型工程模型庫庫。 國內生成優化模型國內生成優化模型最最快快的軟件；的軟件； 1010萬變量萬變量高效敏度求高效敏度求解與優化設計，達到解與優化設計，達到國際先進水平。國際先進水平。 靜力靜力分析效率分析效率高于同高于同類商業軟件；類商業軟件； 融入工程經驗與規范，融入工程經驗與規范，結果結果可靠性可靠性高。高。開放的系統構架 強大的數據庫支持 三、三、HAJIF系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介HAJIF2013商業軟

11、件幾何建模 不同翼型機翼的快速建模； 機身結構快速建模； 其他典型結構可定制參數化建模； 可導入大多數CAE模型。 商業化的幾何內核，具有較強的幾何處理能力； 較豐富的手動建模功能； 二次開發實現參數化建模。物理建模 材料、屬性、載荷、工況定義； 復合材料鋪層快速設計及導入/導出； 支持組合工況定義； 支持自定義材料與單元； 先進的模型文件 (hdb)，支持超大模型。 材料、屬性、載荷、工況定義； 豐富的材料與單元類型； 升級后模型文件格式不兼容。圖形界面 簡潔美觀，根據不同分析類型顯示相關的界面； 按一般用戶的習慣與規范定義操作流程，方便用戶上手； 學習資料相對較全； 菜單、按鈕較多，操作復

12、雜。后置處理 除了位移圖、云圖、動畫等常用功能，還支持剖面圖、多步動畫顯示； 支持自定義色譜，色彩鮮艷； 高效圖形引擎，支持大模型顯示和操作； 支持模板報告自動生成。 支持曲線、云圖、動畫等常用功能； 色譜單一，千篇一律； 處理大模型時，顯示和操作效率較低。定制開發 完全自主知識產權，全部源程序與設計文檔； 模塊化設計，支持復雜流程的定制開發。 二次開發功能強大但復雜； 隨著版本升級，以前的程序不能用； 有嚴格License限制。三、三、HAJIF系統簡介系統簡介節點、單元分組材料屬性載荷約束工況三、三、HAJIF系統簡介系統簡介HAJIF三、三、HAJIF系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系

13、統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介HAJIF2013商業軟件基礎分析功能 模型卡片定義實現與商軟完全無縫連接； 代碼層面實現算法級與線程級兩級并行，靜力分析效率高于同類商軟件； 經過大量算例證實其可靠性。 模型卡片定義成為各個行業實事上的工業標準； 線程級并行，DMP模塊單獨出售; 計算規模可達1億自由度。工程模型庫 機翼、機身、全機模型； 加筋板、機械連接、膠接、耳片、標準算例； 300多個模型，可方便地增加、導入和導出，包括了大量的非顯性化的知識與經驗。 數量較少，不具有行業背景。強度試驗數據庫 包括幾何信息，材料信息，工藝信息，貼片位置信息

14、，應變信息，破壞模式與載荷； 覆蓋金屬、層合板、蜂窩等多種材料； 強度問題中預估破壞的最寶貴數據。 空客、波音等公司內部數據庫，不對外出售，商軟不具備。熱強度分析 氣動加熱可以快速得到飛行器結構的溫度分布以及表面熱流變化。 熱應力分析； 熱傳導分析。氣動彈性分析 采用拉蓋爾法自動計算顫振速度，不需要手工插值； 系統通過特征值排序算法，解決了大部分工程竄支問題。 定常、非定常氣動力計算； 顫振分析； 靜彈分析。產品價格及售后 價格親民，2年免費升級； 專業化開發團隊，反饋問題24小時快速響應。 價格昂貴（100萬以上），升級困難； 問題反饋，解決周期鏈條較長； D版容易引起版權糾紛(論文、會議)

15、。三、三、HAJIF系統簡介系統簡介支持支持OpenMPOpenMP并行計算技術并行計算技術靜力分析效率高于同類商軟靜力分析效率高于同類商軟三、三、HAJIF系統簡介系統簡介加筋曲板屈曲分析屈曲分析： 可計算結構屈曲模態及屈曲臨界載荷； 線性屈曲中可以考慮慣性釋放； 引入FEAST法進行特征值計算，比蘭索斯法快3倍以上。三、三、HAJIF系統簡介系統簡介工程模型庫三、三、HAJIF系統簡介系統簡介強度試驗數據庫三、三、HAJIF系統簡介系統簡介HAJIF2013商業軟件優化模型生成 關鍵元、設計區、設計區集，符合工程思維； 自動批量生成設計區，速度非?？?； 按元設計模塊，通過試算快速確定設計初

16、值。 每個設計區需要單獨建立并指定步長 ，非常費時。敏度求解 采用解析法求約束與目標對變量的敏度； 超大規模變量（10萬）敏度高效求解，達到國際先進水平。 采用差分法、半解析法求導，效率低。復雜約束處理 優化中同時處理靜、動、顫 、彈等多種約束； 有效約束篩選，降低計算量。 多種復雜約束處理困難。優化結果工程適用性 部件重量計算； 長桁/蒙皮面積修正； 復材鋪層比例約束、均衡/非均衡； 優化中考慮穩定性，內置常用型材庫。 工程約束考慮較少。優化后置處理 可由用戶定制格式自動生成報告； 以云圖的方式顯示應力比、隸屬工況等信息。 計算結果太繁雜，沒有突出重點； 不能自動更新模型。三、三、HAJIF

17、系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介三、三、HAJIF系統簡介系統簡介針對精細化設計模型超大規模變量求解效率比較低的難題，通過引入直接解析法敏度求解、虛位移求解、數據結構組織等技術，高效地完成超過10萬設計變量敏度求解，達到國際同類先進水平。三、三、HAJIF系統簡介系統簡介采用雙線性變量連接技術，設計區域中非獨立的設計變量由獨立的設計變量采用雙線性插值來確定，插值系數由形函數來確定；基本實現了展向、弦向蒙皮厚度的均勻變化。工藝性明顯變優1 122334411223344xN xN xN xN xyN yN yN yN y11223344iPNIDVNIDVNIDVNIDV三、三、HAJIF系統簡介系統簡介 前后置處理：快速建模，界面簡潔美觀，可按照用戶的規范與流程定制化開發； 強度分析：靜力分析效率高于商軟，具備工程模型庫（工作應力模擬得更準）和強度試驗數據庫（許用應力更準）； 優化設計：國內航空界最權威、應用最廣泛的優化工具，融