AIFEM由南京天洑软件有限公司自主研发的一款通用的、智能的、新一代有限元分析(FEM)软件。AIFEM面向未来的工业仿真场景，立志引领仿真软件的发展潮流和方向。同时，软件致力于实现通用FEM软件的国产化替代，协助设计师、CAE工程师等用户解决结构相关的静力学、动力学、热力学等实际工程问题。同时，软件结合天洑特色的AI智能加速、数字孪生建模、智能优化等技术，提供快速且不失精度的有限元分析和设计优化功能，帮助工业企业有效地建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高产品的研发效率。
（1）拥有完全自主可控的结构有限元求解器。通过对传统有限元算法进行代码重构与优化，大大提升了仿真效率，在仿真精度上也比肩国外主流商用软件。
（2）领先的AI算法与有限元融合技术。将具有预测性和高效性的自研AI算法嵌入有限元求解过程中，在精度可控的前提下，智能加速矩阵求解，进一步提升仿真效率。
（3）友好易用的向导式仿真交互界面。软件提供直观的、功能连贯的一体化操作界面，包括几何清理与修复、网格创建、材料赋予、分析工况创建、求解、结果查看等功能。
(4) 丰富的细分行业与产品仿真解决方案。AIFEM始终致力于解决工业用户具体的、真实的困境与痛点，并在军工、通信、汽车、机械装备、新能源等多个行业取得了丰富的仿真经验和仿真数据，通过对行业产品仿真数据的沉淀和提炼，将其嵌入与固化到软件层面，形成AIFEM核心的行业产品解决方案。
（1）一体化仿真工作流程
面向工程应用场景，AIFEM提供了前后处理与求解的一体化用户界面，覆盖从几何导入、几何编辑、网格划分、分析设定、分析求解、查看结果的完整仿真分析流程。
软件提供交互型三维视窗，支持千万级规模的网格显示，支持多视窗显示。视窗功能分区清晰，多视窗切换便捷。软件界面融合设定向导，能够给出实时的操作反馈、检查和建议，界面友好易用，面向多个工业仿真使用场景，能兼容设计师和工程师在不同阶段的使用需求和习惯。
图1 软件界面总览
（2）面向仿真的几何功能
支持导入通用的几何文件格式，如STEP和IGES等。导入几何后，软件会自动搜索破损几何面，并进行缝合、合并、补面等几何拓扑修复操作，解决产品模型在不同软件之间传递、转换等引起的数据缺失问题。
图2 拓扑修复：补面
软件包含几何编辑功能，支持特征清理、布尔运算、装配变换。
通过特征清理功能，用户可以精准快速的删除对结构影响甚微的次要特征，比如小孔、倒角等，也可以融合碎面、短线等微小特征，避免产生局部网格过差的情况。
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| (a) 去除孔洞 | （b)去除倒圆角 |
图3 特征去除
装配变换功能是AIFEM的亮点功能之一。该组功能包含平移、旋转、镜像、缩放、阵列五大变换操作，同时还提供了相切、对齐、同向等命令，能够帮助用户快速、准确地完成零件装配。
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| (a) 相切装配 | （b) 对齐装配 |
图4 AIFEM特色的装配变换
（3）全自动网格划分功能
AIFEM支持高速高质量的全自动划分四面体网格。用户只需选中几何对象，软件会自动计算出合适的网格尺寸和质量控制参数，基于上述参数用户可以一键生成网格，最大限度地减轻使用者的前处理工作量。
同时，也支持用户手动调整网格尺寸和曲率偏差来进行网格疏密调整，或更进一步使用局部网格加密功能，配合几何切分功能，可以自由切分线、面、体，辅助用户更有针对性地进行局部网格加密操作。
软件具有丰富的单元类型，用户可以根据实际需要，选择一阶或二阶单元进行分析。
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| (a) 四面体网格 | (b) 壳网格 |
（4）丰富的材料设定
AIFEM提供两种材料设定：材料数据库和自定义材料。
材料数据库分为系统材料库和用户材料库:AIFEM的系统材料库内置200余种国内外常用材料，可以一键使用；用户材料库则支持更专业的用户自由创建、管理、导入、导出材料数据，便于团队内部材料库统一管理和分享。
对于已有的材料参数或测试数据的材料，用户可以使用自定义材料功能，通过组合材料卡片的方式，快速地创建新材料。软件具有丰富的材料本构模型可供用户使用，目前支持弹性和弹塑性的力学行为定义，同时支持随温度场变化的材料参数输入。
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(a) 系统材料库 | （b) 自定义材料 |
图5 两种材料设定方式
（5）面向工程的通用仿真能力
AIFEM目前提供结构分析和热学分析两大分析类型。软件支持多零件的装配体分析、多分析步分析、非线性分析。非线性功能包含几何非线性和材料非线性，支持解决各种复杂的非线性问题，如塑性、大变形、大位移、大旋转等。
结构分析提供两种分析步设置：静力分析步，支持线性和非线性静力学分析；模态分析步，可以给定计算的模态数量，或给定计算的频率范围，两者也可以组合使用。结构力学分析也可以导入温度场数据，并对温度场进行插值和截断，用于计算热变形结果。
热学分析支持稳态和瞬态的传热分析，可以设置初始条件和环境温度。支持生热率、热通量、热源等热载荷设置。
AIFEM提供多种边界条件、载荷、约束、接触等满足工程应用的工况施加方式，同时提供辅助函数、输出请求等设定进一步辅助用户进行灵活设定。比较有特色的工况设定，比如旋转对称、旋转惯性力等，可以高效的、有针对性的解决各类旋转机械的结构仿真问题。
所有分析设定可以导出为AIFEM自有的可读JSON格式，软件也接受JSON格式以及商业软件INP、CDB文件格式的导入。
软件支持CPU多核并行求解。
| 类别 | 具体功能 |
| 分析方法 | 线性静力、非线性静力、模态、固体传热、热固耦合 |
| 单元 | 体单元（一阶和二阶的四面体、楔体、六面体）、壳单元 |
| 材料 | 弹性、弹塑性、热学、且随温度变化设置 |
| 边界条件 | 指定位移、对称、固定、温度、对流、辐射 |
| 载荷 | 集中力/力矩、压力、重力、旋转惯性力、生热率、热通量、热源、温度等 |
| 约束 | 绑定 |
| 辅助函数 | 时间幅值 |
| 输出请求 | 场输出（位移、支反力、应力、温度、温度梯度、应变等） |
表1 AIFEM仿真能力清单
（6）丰富的后处理功能
软件提供多种后处理功能，包含云图、动画、函数和模态结果清单等。用户可以自由控制变形显示，而且有多种渲染模式可供选择。界面的多视窗显示也方便用户对比仿真迭代结果，辅助用户更好地找到影响设计的关键因素。软件支持时程动画和模态简谐振动动画的播放和录制。模态结果清单展示模态、频率、广义质量、有效质量、参与系数等信息，可辅助用户辨认关键模态、确认模态结果是否完备。
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