1概述 　　JIFEX系统是具有创新算法和自主版权的大型通用有限元分析和优化设计的集成化软件系统，是大连理工大学工程力学系/工程力学研究所/工业装备结构分析国家重点实验室近三十多年研究开发应用的成果积累，也是国产有限元软件产业发展中的重要进展。JIFEX的研发目的是开发具有先进实用的工业装备结构优化设计功能的高性能CAE应用软件，为装备制造业提供功能先进、实用方便的自主产权CAE软件。JIFEX的突出特点是将有限元分析和优化设计合二为一，改变了CAE系统只能仿真分析不能优化设计的观念，提升了CAE技术在整个设计流程中的地位，成为数字化产品创新设计的核心技术。在相当长时期内，JIFEX的多功能结构分析与优化设计核心技术处于国际领先地位，改变了先进国家对核心CAE技术在我国的绝对控制局面。 　　JIFEX研发的基础是多层子结构分析程序JIGFEX、微机有限元分析软件DDJ-W、计算机辅助结构优化设计软件MCADS等，这些软件曾在许多工业部门推广应用并且发挥了重要作用。JIGFEX的发展始于二十世纪七十年代，是中国最早开发出来的有自主版权的大型通用有限元分析软件，于1981年通过了由中国国家教育部组织的技术鉴定，其后投入工程应用，在运七飞机、气垫船、直线粒子加速器、重庆长江大桥等许多重要工程结构设计分析中应用。在其后十几年时间里，JIGFEX软件系统在应用中不断发展，并相继发展了一批分支软件，如微机通用有限元分析软件系统DDJ-W、海洋石油平台设计分析软件DASOS-J、高层建筑结构设计分析软件DASTAB、屈曲稳定分析软件DDJTJQ、建筑结构计算机辅助设计软件FCAD、结构优化设计软件DDDU、计算机辅助结构优化设计软件MCADS、JIGFEX的微机版本JIGFEX－W以及结构与多孔介质相互作用动力学与渗流分析软件DIASS等。坚持自主软件研究开发和工程应用，近十多年来，JIFEX集成了这些软件的功能并进一步发展，1995年在国家科委组织的“第二次全国自主版权CAD支撑软件评测”中获得有限元软件类唯一的一等奖，1996年又获国家“八五”科技攻关重大科技成果奖，1998年被列为863/CIMS目标产品发展计划支持项目。1999年获国家教育部科技进步二等奖，2005年获辽宁省科技进步二等奖。目前为第五个版本，既JIFEX5.0。JIFEX应用范围覆盖了航空、航天、机械、车辆、土木、建筑、水利、电力、石化等各个工业领域。

2 JIFEX5.0的基本框架与功能模块

　　JIFEX5.0适用于各种工程结构、工业装备和机电产品的强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计。作为一个通用的有限元分析与优化设计软件，JIFEX5.0具有前处理系统AutoFEM，后处理系统AutoGRAFE，有限元分析系统和优化设计系统四个子系统。四个子系统通过一个集成调度环境紧密联系在一起。 　　2.1前处理系统AutoFEM 　　JIFEX的有限元建模前处理子系统AutoFEM，是基于AutoCAD/MDT的有限元建模软件，实现了CAE/CAD一体化。AutoFEM具有全面的结构模型化能力，适用于处理各种复杂的结构模型。AutoFEM可直接利用几何模型建立有限元计算模型；快捷灵活的多种有限元网格生成方法：2D/3D自由网格法（Delaunay和AFT方法）、映射法、扫描法、转换法、编织法，可用于平面、曲面、三维实体的网格生成；交互式建立各种截面形状及任意空间位置的框架结构模型；交互定义有限元模型属性数据，包括材料特性、几何特性、荷载、边界条件等等；灵活的模型编辑与修改功能，包括平移、旋转、拷贝、镜像、删除、阵列，单个节点与多个节点移动，属性数据的删除与更新等；提供了多种目标选取方式；有限元模型数据的显示查询；生成规格化的数据文件(Universal文件)，可转化为IGES或其它标准交换文件。 　　2.2有限元分析模块 　　JIFEX的结构有限元分析的功能有：静力分析，包括热应力计算、轴对称结构和复合材料结构分析；动力分析，包括固有模态、频率响应、时程响应、地震响应分析；屈曲稳定性分析，适用于杆、梁、板壳、复合材料板壳的组合结构；热传导分析，稳态与瞬态热传导、三类边界条件的温度场计算；接触分析，包括有摩擦、三维接触、多体接触、弹塑性接触计算；弹塑性分析，适用于二维平面和三维块体以及杆单元组成的结构。 　　2.3优化设计模块 　　结构优化设计技术是数字化设计与制造以及产品创新设计的重要核心技术，同时也是计算力学的一个重要研究方向。结构优化对提高产品、装备、工程结构的设计水平、质量和性能、降低成本具有重要的意义。在CAE软件系统中实现结构优化设计功能，有助于缩短产品设计周期、提高设计质量。在此背景下，结构优化设计模块已成为某些大型CAE软件的重要组成部分。 　　JIFEX的结构优化设计的功能有：梁、杆、膜、板、壳、块体、轴对称体单元组合结构的单元优化设计；结构的边界形状优化设计和构件布局优化设计；复合材料层合板与夹层板结构的铺层优化设计；结构强度、刚度、重量等静态特性的优化设计。结构固有频率和动态特性优化设计；结构的整体屈曲稳定性优化设计；多种目标的优化设计：减轻结构重量、降低应力水平、提高结构的刚度或柔性、改变固有频率分布、降低动力响应、提高结构失稳临界载荷；人机交互式设计功能和灵活扩充优化设计功能的用户编程接口技术；结构性态对设计变量的灵敏度计算等。 　　2.4后处理子系统AutoGRAFE 　　JIFEX后处理子系统AutoGRAFE采用OpenGL图形引擎设计，提供了有限元分析中需要的各种后处理功能，其中包括有限元模型图、结构变形图、三维模型消隐、体绘制、实体光照模型、等值线图、应力彩色云图、结构振型及响应的动态图形模拟等。各种图形可在不同的窗口内显示，也可在统一窗口内切换，操作方便。实时的图形几何变换功能，可对各窗口内图形进行实时的旋转、平移、缩放等各种几何变换。方便的参数设置功能，通过在不同的控制卡片内设置相应的参数即可控制所显示的内容、显示的方式等。基于Windows系统的图形打印功能，只要Windows支持的打印机均可打印。AutoGRAFE与JIFEX集成环境、前处理建模子系统以及结构分析/优化设计系统相结合，为用户提供了完整的CAE解决方案。

3 JIFEX 5.0中的若干关键技术

　　JIFEX5.0的总体功能和技术，达到了国际同类软件的先进水平。在多功能实用化的结构优化设计、热弹塑性接触分析、CAD/CAE集成的参数化有限元建模、基于造型的三维实体和组合曲面网格剖分、跨平台统一图形界面和体绘制计算可视化等方面体现出显著的特色，达到国际先进水平。在技术水平、软件功能和工程应用方面，均处于国内领先地位。 　　3.1网格生成算法与科学计算可视化 　　1) 提出了基于黎曼度量张量的三维复杂参数曲面自适应网格生成的改进波前推进算法，为自适应网格生成、正交各向异性网格生成提供了一个统一的途径。 　　2) 针对闭合曲面网格剖分的难点问题，提出了节点迁移算法及基于数学规划的虚边界调节算法，显著提高了闭合网格的质量，从根本上改进了算法适应性、可靠性。 　　3) 提出了三维约束Delaunay三角剖分的边界恢复算法和薄元分解法，解决了凹域边界恢复和薄元处理这两大难题，显著提高了约束Delaunay三角剖分的网格质量。 　　4) 将数学规划和