国产结构分析软件的伟大实践与苦难辉煌

国内年轻的科技工作者可能很难理解，为什么一批年过半百的专家学者一直在为国产CAE软件奋笔疾书、摇旗呐喊。事实上，国产结构分析软件的发展经历过辉煌，也承受过苦难，有过丰富的工程实践，也有过艰难的生存挣扎，曾经与国际先进水平已无限接近，但最终却悄无声息。在国产CAE软件发展较为辉煌的阶段，计算力学界大师级人物纷纷投身其中，各大型军工单位也专门设立软件室来编制仿真软件，计算力学专业成为当时最热门的力学分支之一。

回顾国产结构分析软件的发展历程，大致可分为辉煌起步（1970S-1990S）、遏制冲击（1990S-2000S）、依赖放弃（2000S-2018）、觉醒突围（2018至今）四个阶段。

相比于如今国产结构分析软件在功能与性能上同国外商软的巨大差距，我国结构分析软件的起步只是稍晚于国外。上个世纪70年代，国内军工单位、科研院所和高校科研人员在硬件条件和科研经费极为困难的条件下，用手摇计算机和纸带数据录入，克服了缺人、缺钱、缺资料和缺计算资源的困难，经过不懈努力和艰苦攻关，成功研发了HAJIF、JIGFEX、“紫瑞”、“飞箭”、SAP84等系列自主结构分析软件，解决了多个工程领域的结构分析与设计难题，并获得了多项国家级科技进步奖项，可谓起步辉煌。

HAJIF软件

1976～1979年，以航空工业部牵头、在著名计算力学专家冯钟越的带领下，成功开发了航空结构线性分析有限元程序系统HAJIF-I，这是我国航空领域第一个大型结构静力分析系统，从求解大型复杂结构的规模和效率来看，都达到了同期国外结构分析软件的水平。HAJIF-I在两年内应用到了四种当时在研的飞机型号上，实现了飞机部件与整机结构的变形与应力分析。其后，中国飞机强度研究所又相继研发了HAJIF-II、YIDOYU、HAJIF-Ⅲ、VEP、COMPASS、HAJIF（X）等系列结构分析与优化软件，并六次获得国家科技进步奖。

图1：HAJIF-Ⅲ研发人员合影

JIGFEX软件

1981年，大连理工大学在钱令希院士、钟万勰院士的带领下成功研制了通用有限元分析与优化设计软件JIGFEX，将有限元分析同优化设计合二为一，改变了当时结构分析软件只能仿真分析而不能优化设计的观念，并应用到气垫船、重庆长江大桥等工程结构的分析与设计中。

图2：钱令希与JIGFEX程序开发人员合影

图3：梁国平教授参加FEPG产品推介

SAP84软件

1984年，在美国结构分析软件SAP软件源码的基础上，北京大学力学系袁明武教授主持开发了SAP84。经过大量的自主创新和升级改造，SAP84的功能已远远超过了当时的SAP，并应用到了长江三峡大坝的初步设计、黄河小浪底枢纽工程抗震分析等重大工程中。

除此之外，这一时期国内还诞生了一大批结构分析软件，如郑州机械研究所研制的“紫瑞CAE”、吉林大学胡平教授团队开发的KMAS软件等。

总体来说，这一时期国内的结构分析软件呈现出百花齐放的格局，众多军工单位、科研院所和高校的研究人员投身其中，研发出了一系列与国外同类产品相比毫不逊色的国产结构分析软件，且结合当时国内的工业条件和工业需求，解决了大量的工程问题。

为了遏制国外商软的冲击，国产软件转而以工程专用为主，融入国内研制规范和工程数据，其在计算能力和功能上与通用软件相比有显著优势，并在一定范围内成功应用于装备研制。如中国飞机强度研究所开发的飞机着陆和滑跑载荷优化设计系统ALTLAS、飞机结构三维温度场分析软件ASTSA等专用软件，为多个型号的成功研制提供了技术支撑。

图5：飞机起落架专用软件ALTLAS

这个阶段，国内科研院所和高校开始重新开发或升级原有的结构分析软件系统，如中国飞机强度研究所推出了HAJIF软件的新版本，大连理工大学推出了SiPESC软件新版本，元计算公司推出了FELAC软件新版本等。

图6：HAJIF软件六大模块

回首看走过的路，国产结构分析软件研发历经艰辛，也曾经辉煌，一批批科技人员数十年如一日坚守在国产软件这片土地，积累了丰富的研发经验，传承了专业的知识，锻炼了人才与队伍。

虽然国产结构分析软件目前面临的现实不容乐观，国产结构分析软件发展的道路道阻且长，国产结构分析软件与国际先进水平之间存在较大差距，但随着国家对国产工业软件的重视，一批计算力学专家及有志之士对国产结构分析软件全心投入，各个国产软件研发团队的研发热情也与日高涨，国产结构分析软件未来一定会走出低迷，走向新的辉煌！

来源：看航空公众号