财经车科技日报记者 雍黎
基于最新算法的首款国产有限元仿真软件亮相重庆。9月21日，第十一届有限元大会在重庆召开，来自全国百余所高校，超400名从事有限元研究的专家学者共同交流有限元理论研究新进展，探讨有限元产业应用新场景。开幕式上，北京大学重庆大数据研究院自主研发的北达飞易有限元仿真软件首次对外亮相。
“胡张元算法”提升工业软件计算精度
工业仿真软件广泛应用于工业生产的各个环节，伴随着产品从研发、生产，再到销售及售后服务的全生命周期，被誉为“工业之魂”，是智能制造的核心驱动力。相比于传统的通过物理试验来验证产品的性能和可靠性，工业仿真软件在精度、时效和成本上都具有压倒性优势。
工业仿真软件的核心在于仿真分析，然而许多工业仿真软件底层求解器的核心算法，仍停留在20世纪六七十年代，已难以适应当下发展的需要。
“我们的特点在于算法最为先进。”北京大学重庆大数据研究院副院长王涛介绍，工业软件由前处理、求解器和后处理三个基本模块组成，其中求解器是工业软件的大脑，底层核心算法是大脑的操作系统，是工业软件的灵魂。研究院自主研发的北达飞易有限元仿真软件是基于有限元研究领域的重大突破“胡张元算法”开发。
“胡张元算法”是北京大学数学科学学院教授、北京大学重庆大数据研究院院长胡俊教授团队潜心研究近二十年的原创成果，它彻底解决了困扰该领域五十余年的“弹性力学问题混合有限元方法的构造”这一关键科学难题，“弹性力学问题自适应非标准有限元方法”获评教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学类一等奖。
据了解，传统弹性结构仿真分析软件的求解器底层核心算法是基于位移的有限元方法，是间接求解，而“胡张元算法”是直接求解弹性结构的近似应力。
间接与直接的对比优势是显而易见的。
“胡张元算法”近似应力精度高，能更好地满足平衡方程和应力边界条件，不会出现由于网格尺寸过小或者单元类型选择不当，从而使得整个计算无法进行下去的情况。已有测试结果表明，该算法在非常粗的网格上就能达到很高的精度，这将极大地节省网格剖分时间，提高软件性能，满足对软件的更高要求。
胡俊教授做了一个比喻，订做衣服需要量体裁衣，合适的衣服是“增之一分则太长，减之一分则太短”，传统的位移法计算会出现“尺寸不对”的可能，而“胡张元算法”则能实现完美匹配。
联手企业让国产工业软件落地
面对新时代对先进工业软件的迫切需求，北京大学数学科学学院、北京大学大数据分析与应用国家工程实验室、北京大学重庆大数据研究院三方联手，在胡俊教授的带领下成立了有限元工业软件及数值分析实验室。将“胡张元算法”、基于AI的算法和适应新形势的线性代数方程组求解算法等一系列新一代算法转化落地，开发新一代有限元结构仿真分析软件。
经过近两年的潜心攻关，此次发布的北达飞易有限元仿真软件拥有自主知识产权，具有面向结构力学仿真分析领域的模型处理、属性指派、边界条件处理、求解和后处理等功能模块，可实现高精度仿真与数值求解，能满足新时代先进制造和基础设施行业对工业软件的需求。
目前, 北达飞易已与重庆长江轴承股份有限公司合作重庆市工业和信息化领域“揭榜挂帅”项目——面向轴承行业的国产FEM仿真分析软件。重庆长江轴承股份有限公司总工程师赵兴新表示，工业仿真软件有利于提高设计效率、缩短开发周期、提高一次性产业设计成功率等优点，好的工业软件需要大量的行业设计经验和数据积累，此次合作不仅将解决该企业在轴承仿真领域的技术难题，也将为国家高端装备制造业发展贡献力量。
未来，北达飞易软件将与航空航天、汽车、轴承等高端装备制造企业开展深度合作，通过实际仿真数据不断优化算法，使软件真正落地应用。
