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船舶 CAE / Marine CAE

1. 船舶 CAE 全景：从 MarineFlow 与 SAM 认识流体、结构和数值求解 / Marine CAE with MarineFlow, SAM, Fluid Mechanics, and Structural Analysis

2. MarineFlow 与 SAM 的应用场景：工程问题如何选择软件 / Choosing MarineFlow or SAM for Engineering Scenarios

3. CAE 通用工作流：从工程问题到可信结论 / A General CAE Workflow from Engineering Questions to Credible Conclusions

4. 船舶流体物理：黏性、湍流、兴波、旋涡与空化 / Marine Fluid Physics with Viscosity, Turbulence, Waves, Vortices, and Cavitation

5. CFD 控制方程：质量、动量、压力耦合与离散系统 / CFD Governing Equations, Pressure-Velocity Coupling, and Discretization

6. MarineFlow 使用路线：从船体模型到流场和水动力结果 / A MarineFlow Workflow from Hull Geometry to Hydrodynamic Results

7. 船舶结构物理：载荷、应力、变形、振动与失稳 / Marine Structural Physics with Loads, Stress, Vibration, and Buckling

8. 有限元方法：结构怎样从连续物体变成 Ku=f / The Finite Element Method from Continuous Structures to Ku Equals f

9. SAM 使用路线：从结构建模到 Job、求解和后处理 / A SAM Workflow from Structural Modeling to Jobs and Post-Processing

10. 结构分析类型：静力、模态、动力、屈曲与非线性分别求什么 / Structural Analysis Types from Statics and Modes to Buckling and Nonlinearity

11. 流固耦合：MarineFlow 的压力怎样成为 SAM 的结构载荷 / Fluid-Structure Interaction from MarineFlow Pressure to SAM Loads

12. 工业求解中的方程与矩阵：看懂 CFD 和 FEA 的计算核心 / Equations and Matrices at the Core of CFD and FEA Solvers

13. 非并行优化：在增加核心之前先减少计算量 / Reducing Computation Before Adding Parallel Hardware

14. 并行加速场景详解：什么方程、矩阵和步骤适合什么方法 / Mapping Equations, Matrices, and Solver Stages to Parallel Methods

15. CPU、GPU 与 MPI：工业求解器怎样组合多层并行 / Combining CPU, GPU, and MPI Parallelism in Industrial Solvers

16. 仿真可信度：怎样避免得到“彩色但错误”的结果 / Simulation Verification and Validation for Credible Results

17. 综合案例：用 MarineFlow 与 SAM 串起船舶流体、结构和并行计算 / Integrated MarineFlow and SAM Cases Across Fluids, Structures, and Parallel Computing

本页目录

SAM 使用路线：从结构建模到 Job、求解和后处理 / A SAM Workflow from Structural Modeling to Jobs and Post-Processing ​

📅 创建时间：2026-07-20 🏷️ 标签：#SAM #结构分析 #有限元工作流 #Job 📚 前置知识：[[07-fea-from-physics-to-matrix]] 📚 资料来源：SAM V2026 用户手册

1. SAM 的模块顺序 ​

SAM 手册给出的主要模块包括：

text
Part
→ Property
→ Assembly
→ Step
→ Interaction
→ Load
→ Mesh
→ Job
→ Visualization
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这个顺序对应有限元模型逐步建立依赖关系的过程。

2. Part：建立分析对象 ​

Part 表示零部件或独立模型定义。可以来自：

  • 参数化创建
  • 节点和单元直接创建
  • Abaqus .inp 导入
  • Nastran .bdf 导入

首先检查：

  • 几何或网格单位
  • 节点是否重复
  • 单元法向
  • 单元连接关系
  • 梁方向
  • 壳厚度方向
  • Set 和 Surface 是否正确

3. Property：材料和截面 ​

材料 ​

  • 弹性模量
  • 泊松比
  • 密度
  • 塑性曲线
  • 阻尼或其他材料参数

截面属性 ​

  • 壳厚
  • 梁截面
  • 实体材料分配
  • 弹簧刚度
  • 非结构质量

材料定义存在不代表已经分配给单元。必须确认每个区域都有正确属性。

4. Assembly：实例与装配 ​

Part 是定义，Instance 是 Part 在装配中的一个实例。

装配阶段处理：

  • 平移和旋转
  • 多部件位置关系
  • 重复实例
  • 装配级 Set 和 Surface

如果部件之间没有共享节点或连接关系，它们可能在计算中彼此完全独立。

5. Step：选择分析类型 ​

分析步决定求解什么方程。

常见类型：

  • 线性静力
  • 模态
  • 响应谱
  • 稳态动力
  • 屈曲
  • 非线性静力

不同分析步需要不同输入：

  • 模态需要质量
  • 响应谱通常依赖已有模态
  • 非线性需要增量和收敛设置
  • 屈曲通常依赖预载荷状态

6. Interaction：部件间作用 ​

SAM 手册包含弹簧、声学阻抗和虚拟流体质量等功能。

Interaction 可能表示：

  • 连接
  • 弹簧
  • 接触或耦合
  • 声固边界
  • 附加质量

需要明确它产生的是力、约束还是额外矩阵项。

7. Load：载荷和边界条件 ​

约束 ​

  • 固支
  • 简支
  • 指定自由度
  • 对称条件

载荷 ​

  • 集中力
  • 压力
  • 重力
  • 非结构质量
  • 空间变化的分析场

手册中的点云载荷允许用坐标和值描述空间分布。实际使用时要检查：

  • 插值距离
  • 坐标系
  • 载荷方向
  • 未匹配区域
  • 总载荷积分是否正确

8. Mesh：结构离散 ​

如果导入的是已有有限元模型，网格已经存在；如果从几何建模，需要选择：

  • 单元类型
  • 网格尺寸
  • 壳、梁或实体
  • 全积分或减缩积分
  • 局部加密

网格检查包括：

  • 翘曲
  • 长宽比
  • 雅可比
  • 退化单元
  • 重复单元
  • 自由边和非预期断开

9. Job：提交计算 ​

手册中的 Job Manager 提供：

  • Write Input
  • Data Check
  • Submit
  • Continue
  • Result
  • Edit
  • Delete
  • Dismiss

建议先执行数据检查，再提交正式计算。

计算前检查 ​

text
□ 所有单元都有材料和截面
□ 质量参数完整
□ 约束足以去除刚体运动
□ 载荷属于正确分析步
□ 输出请求包含所需变量
□ 工作目录可写且不使用不兼容路径
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10. 计算过程判断 ​

即使 GUI 显示 Job 运行，也应观察：

  • 求解器是否开始读取模型
  • 节点、单元和自由度数量
  • 是否出现奇异矩阵
  • 是否出现负主元
  • 非线性迭代是否收敛
  • 结果文件是否持续更新
  • 进程是否异常退出

11. Visualization：结果解释 ​

手册中包含：

  • 位移 U
  • 应力 S
  • 变形图
  • 云图
  • 曲线
  • 动画
  • 模态帧
  • 最小值和最大值位置

壳单元结果 ​

壳的顶面和底面应力可能完全不同，需要区分：

  • SPOS
  • SNEG
  • 或其他厚度积分点标识

应力平均 ​

节点平均会让云图平滑，但可能掩盖相邻单元结果不连续。进行软件对比时必须统一：

  • 输出位置
  • 外推方式
  • 平均开关
  • 坐标系

12. 输入输出与二次使用 ​

SAM 手册明确支持：

  • Abaqus .inp
  • Nastran .bdf
  • VTK .vtk
  • HDF5 .h5
  • Python/C++ 二次开发

这使它适合：

  • 与商业软件交换模型
  • 批量参数化建模
  • 自动提交多个工况
  • 自动提取结果
  • 建立规范校核流程

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