1.Midas NFX总体介绍

Midas NFX是一款专注于机械产品设计仿真的分析设计软件，集结构、流体、热传递等多个物理场于一个操作环境中。Midas NFX专注于用户的设计效率和产品分析的准确性，其快捷简便的操作方式、适合国内用户的中文模式、基于Nastran求解技术的计算内核、经过无数的工程案例验证的计算精度都保证了设计的高效性和准确性。Midas NFX为国内用户在一个十分友好的环境下提供了一个多学科优化设计的整体分析解决方案，如图1-11所示。

2.Midas NFX技术特点

与其他的有限元软件相比，Midas NFX具有以下特点：①全中文操作界面；②几何模型自动清理功能；③与大多数CAD软件的接口；④混合网格划分技术；⑤并行网格划分技术；⑥自动生成装配体接触；⑦同时适用于32/64位操作系统的AMG和MFS求解器；⑧基于并行计算的图形处理技术；⑨自动生成Word报告书；⑩能实现多场及多场耦合功能；⑩⑪集前后处理、分析求解及多场分析于一体。

3.Midas NFX的主要模块

Midas NFX是一个集成化的机械结构有限元分析与设计软件，主要有几何建模模块、接触定义模块、网格划分模块、分析助手模块、分析模型更新模块、边界模块、载荷模块、静态分析模块、模态/屈曲分析模块、非线性分析模块、疲劳分析模块、复合材料分析模块、动态分析模块、显式动态分析模块、热传递分析模块、CFD分析模块、拓扑优化分析模块、自适应网格分析模块、32/64位并行求解器模块、结果后处理模块、自动Word报告书模块、材料库模块等21个模块，包括了静态、动态、疲劳、复合材料、优化分析类型，涉及了产品的结构、传热、流体及其耦合分析。

图1-11 Midas NFX全方位解决方案

下面分别介绍几个主要模块的技术特点。

（1）几何建模模块Midas NFX采用自底向上、自顶向下及两者混合三种建模技术，提供了多种创建曲面和实体模型功能。软件还提供了强大的模型清理功能，不但可在模型导入时自动执行，还可以利用清除向导批量化地搜索、查看和删除特征（图1-12）。

图1-12 可视化管理和批量化删除功能

（2）接触定义模块Midas NFX自动定义装配模型的接触，并允许工程师方便地查看和管理这些定义。即使对于复杂的装配模型，也可以通过部件之间的距离自动计算建立接触，而不需要检查每个部件间的接触条件。同时，还能够通过可视化功能清晰地查看已定义的接触。通过接触管理器功能，能够容易地查看和修改已定义的接触的特性信息。

（3）网格划分模块 利用自动网格划分技术，Midas NFX可以自动生成高质量、六面体为主导的单元网格，它的分析时间显著减少，结果更是优于其他单元形式的结果（图1-13）。

图1-13 混合网格划分技术

（4）分析模型更新模块 分析模型更新功能是用来解决设计过程中经常发生因设计方案改变而需要进行重复性分析工作的问题，再设计可以在简单更新CAD模型后立即被完成。Midas NFX支持分析模型的多种参照，如几何目标的号、坐标和几何表面的颜色等（图1-14），即使CAD模型的拓扑形状已经发生改变也可以正确地更新这些参照。这个功能可以为大量的CAD模型定义一个标准分析模版，因此，它可以非常方便地为设计者提供标准化设计分析流程。

（5）边界模块 提供工程边界设置基本窗口和自定义设置高级窗口，工程边界条件采用图标形式，以图标形式描述的实际边界形象直观；提供基于坐标平面的快捷对称面和反对称边界设置；提供顶点、边、面、节点、自由面节点的目标选取方式，既可以选择节点也可以选择几何体。

（6）载荷模块 提供用于静态分析的静态载荷和动态分析的动态载荷。静态载荷包括重力、旋转力、力、力矩、扭矩、压力、位移、远程载荷、轴承载荷、节点温度、曲面单元温度、梁单元温度、梁单元荷载、管内部压力、跟随力等，且所有静态载荷均可以转换动态载荷。提供应用频率域分析的频率相关的载荷；提供热源、热流、传导、辐射、空腔辐射等热载荷，且这些载荷可以与时间不相关或相关，即稳态热载荷或瞬态热载荷。提供顶点、边、面、节点、自由面节点的目标选取方式，也提供基于坐标系、边、面、法向和矢量等方向的确定方法。

（7）静态分析模块 用来求解外载引起的位移、应力和力，提供了应力、位移、安全因子、网格密度引起的收敛误差等实际分析结果，并能考虑预应力和线性接触，提供基于GUI子工况定义。

图1-14 基于颜色参考的模型更新功能

（8）模态/屈曲分析模块 使用Block Lanczos求解器，提高了大模型的特征值分析效率。同时，在一个复杂的装配模型中，可以使用线性接触功能有效地计算出反映零件之间相对运动特性的振型。

（9）非线性分析模块 Midas NFX提供卓越的计算收敛性，能够有效地进行材料、几何和接触非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析，可以实现连续/独立的载荷条件组合，并分析和再分析（重启）过程中的收敛状态和中间结果。(www.daowen.com)

（10）疲劳分析模块 Midas NFX提供了现在结构分析领域从传统强度校核向耐久性校核延伸的疲劳分析功能。使用一个独立的后处理功能可以方便地检验疲劳和耐久性，并通过最少的数据输入即可方便地执行疲劳分析。

（11）复合材料分析模块 Midas NFX使用定义复合材料的直观的GUI，可以方便地查看2D和3D复合材料单元，并提供多种疲劳理论和疲劳指标。

（12）动态分析模块 Midas NFX可以执行卓越可靠的动力分析，其采用的直接法和模态法均具有杰出的可靠性和效率性。主要分析类型包括瞬时响应分析、频率响应分析、随机振动分析、响应谱分析、强迫运动分析等。

（13）显式分析模块 通过使用显式时间积分，Midas NFX可有效地计算复杂的大规模装配体模型的材料、几何和接触非线性，满足了产品高速碰撞、大变形的分析需求，以及解决了有效模拟冲击、碰撞、跌落等问题。

（14）热传递分析模块 Midas NFX提供热传导和热应力的连续分析功能，同时还可获得温度结果和热变形/热应力结果，以及可以进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。

（15）CFD分析模块 Midas NFX提供一个基于有限单元法的CFD分析功能，且在一定流速范围内可进行流体分析、热传递分析和自由表面分析。Midas NFX为同一几何模型的结构分析和流体分析提供统一的工作环境，并在同一操作环境下实现流场与结构分析快速的数据传递。

（16）拓扑优化分析模块 Midas NFX提供了考虑静力/动力分析和制造过程的拓扑优化分析。通过与线性静力、模态和频率响应分析等分析功能的结合，优化分析可以保证产品的安全性和经济性。

（17）自适应网格分析模块 Midas NFX提供自适应网格分析功能，基于收敛误差，即使是非专家也可以轻松地获得可信赖的单元网格和分析结果。根据网格密度的兼容性，可自动进行网格更新，避免了过度细化网格，使非专家也可以轻松地得到可靠的结果。

（18）32/64位并行求解器模块 Midas NFX配备了世界公认最高效的求解器之一的直接法多波前求解器和迭代法AMG（代数多重网格）求解器，这两个求解器均支持32/64位操作系统。程序根据分析类型和模型尺寸，能自动地选择一个合适的求解器，在一个多核系统中通过有效的并行进程实现高性能的并行计算。

（19）结果后处理模块 Midas NFX的结果分析和组织功能使工程师可以有效地进行分析后的二次工作，包括表格数据、线上图、虚拟移动、流线显示、剖断面、镜像等。

（20）自动Word报告书模块 Midas NFX提供的基于Word报告书自动生成功能（图1-15），最大限度地方便工程师的报告制作；同时，报告书也为工程师提供了足够的可操作性，并根据实际情况增减报告内容；生成过程全自动，无需人为干预。

4.Midas NFX程序的功能菜单介绍

Midas NFX的功能菜单分为七项：①文件菜单包含了与文件和模型数据有关的操作。如创建是建立一个新的分析文件；导入命令是导入CAD、Nastran等文件。②几何菜单包含了创建、修改和简化几何体的命令。如实体分割命令可以将一个几何实体分割成几部分；镜像命令可以生成具有对称性的几何体。③网格菜单通过网格菜单，可以生成四面体网格、六面体网格及混合网格。④静态/热分析菜单包含了静态分析、静态热分析所用到的各类载荷和边界条件，如螺栓载荷、轴承载荷、空腔热辐射边界条件。⑤动态/传热/CFD分析菜单包含了动态分析、瞬态传热分析、CFD分析所用到的各类载荷和边界条件，如反应谱、用于瞬态热分析的传感器。⑥分析与结果菜单包含了各种工况的定义，如静态分析、模态分析、稳态热应力、拓扑优化等；同时也包含了结果的提取和分析。⑦工具菜单主要包含了分析环境的设置，如多视图窗口的布置、几何体和网格颜色的设置。

图1-15 Word自动报告书生成功能

5.Midas NFX程序的界面介绍

Midas NFX交互式界面主要分为八个部分（图1-16）：①功能区菜单以面板形式提供相关命令操作。②选项卡工具栏提供分类的工具栏图标。③快捷工具栏提供常用的功能图标，如视图显示功能。④工作树以一个树状结构型式提供模型数据并为数据管理和建模提供有效的功能。⑤属性窗口提供多种信息和解释功能。⑥信息窗口提供模型中多种信息和操作信息。⑦单位管理器提供实时单位转换。⑧视图窗口显示绘制的图形，包括模型、网格和分析结果等，并且可以同时显示多个模型窗口。

6.Midas NFX程序的单位系统

当单<双﹥击文件菜单<新建﹥命令的时候，会出现<分析设置﹥对话框，如图1-17所示。从对话框中可以看出，Midas NFX共有六个可以选用的单位系统，其中最常用的是[N-mm-kg-sec-J]。

图1-16 Midas NFX程序界面

图1-17 <分析设置﹥对话框