Kevin Yu's Blog

2017/12/11

Inventor應力分析網面設定

網格對一般沒有學過FEA的工程師來說是很陌生的名詞，
但是似乎又好像是很熟悉的概念，
感覺上就是把連續的模型切割成很多塊來作分析計算。

實務上當然有很多理論、計算方法等等需要去進行處理，
這些部分先忽略不要去管它，
沒有工程師會想要去處理這些元素、矩陣的物理概念、公式、計算收斂等等複雜的問題，
畢竟我們是使用者，又不是寫程式的programmer，
重點應該擺在知道如何使用、有什麼限制就好。

首先我們要知道Inventor應力分析為了要能夠處理各種3D幾何形狀，
選擇了最基本的四面體作為網格元素，
相對其他中高階CAE軟體可以選擇2D線性、平板、薄殼元素，3D的四面體、五面體、六面體元素單獨或混合使用，
工程師沒有選擇元素的自由，但是也因此讓使用上變得很單純。

不過後來有加上處理薄件的功能，使用薄殼元素，
支援三個平移與三個旋轉自由度，
但是這個部份先略過。

網面的設定對話視窗中的名詞基本上也是一堆不知所云的名詞，
每個字拆開都可以理解，湊在一起就是另外一回事…

以下節錄自Autodesk官網說明文件：

平均元素大小

相對於模型大小指定元素大小。

預設 0.1

建議 0.1 與 0.05 之間
補充：
基本上可以假設以模型的最大外觀尺寸換算權值，取權值的比例（0.1）作為元素切割大小的參考值，
在各幾何面與邊緣上進行分割。

最小元素大小

允許在較小區域內進行自動細分。該值與「平均大小」相關。

預設 0.2

建議 0.1 與 0.2 之間
補充
使用平均元素大小進行切割若碰到幾何比較小時會失敗，
所以設定最小元素為平均元素大小的一定比例，
例如0.2，等於使用權值的0.1*0.2=0.02的大小去進行小尺寸的切割。

分級係數

影響精細網面和粗糙網面之間的網面轉移的均勻程度。指定相鄰元素邊之間的最大邊長比率。例如，如果將該係數設定為 1.5，則會將元素邊長度限制為相鄰元素邊長度的 1.5 倍。

預設 1.5

建議 1.5 與 3.0 之間
補充
元件模型上的尺寸有大有小，
分級係數是用來定義由小到大元素尺寸變化的速度，
3.0變得會比1.5快，臨近的元素大小差太多會造成計算結果準確性不佳或難以收斂。

最大轉向角度

影響曲面上的元素數目。該角度越小，曲面上的網面元素越多。

預設 60 度

建議 30 度與 60 度之間

建立彎曲網面元素

建立具有彎曲邊和面的網面。清除此選項會產生具有直元素的網面，這會使得模型的表現法具有較低的準確度。在圍繞凹形圓角或外圓角的應力集中區域中使用更精細的網面，以補償曲率不足。
補充
其實在中高階CAE軟體中成為二階元素，
就是在直線的元素邊中間插入一個點，
如此一來就可以使用三點弧形來逼近曲線或曲面的幾何。
如果幾何都是以直線，這一個選項幾基本上有勾選跟沒勾選一樣。

對組合網面使用以零件為基礎的測量

在組合中，將零件網面大小設定為類似於以零件為基礎的環境 (零件在組合環境之外)。對於由許多不同大小之零件組成的組合很有用。
補充
組合件中才會出現這個選項，
主要目的是當組合中的元件尺寸差異過大時，
平均元素大小對於小尺寸元件來說太大了，

Inventor應力分析約束與反作用力

在約束條件位置通常會產生與負載相關的反作用力。
一個最簡單的例子就是體重70公斤重的人站立的位置(約束住往下移動)會產生出70公斤重的反作用力支撐人的體重。

如下圖示，使用 Autodesk Factory 在 Inventor 環境中的系統資產人體模型，
設定其人體材質為PVC(用 PU 會比較接近人體密度)，
在iProperties中可以看到質量為 111.291 kg：

在 Inventor 應力分析中給約束條件在人體模型的腳底(有四個面)、重力向下(9.81 /sec^2在 -Y方向)，
模擬完成後就可以從瀏覽器中的約束項目以滑鼠右鍵選擇"反作用力"得到在約束位置的反作用力結果，如下圖示：

111.219 kg * 9.81 m/sec^2 =1091.058 N
因為整體重心不在四個底部固定約束的正中間位置，
額外產生出反作用力矩 Mx & Mz，

這個反作用力量其實可以以靜力學的原理進行分解計算求得，
但是靜力學一般是將結構視為不會產生變形的剛體，
所以在細微上的結果可能會受變形量而有些微的差別。

Inventor的應力分析跟動力學模擬都可以計算反作用力，
應力分析的反作用力可以計算包括變形的作用，
而且在使用與設定上非常的容易進行。

前面有介紹過Inventor應力分析的約束條件有"固定"、"銷"、"無摩擦"三種，
其中固定約束是最常使用的約束條件，
在應用上也最常被用來評估反作用力的值。

以前幫學員上課時經常舉的例子就是四個支撐腳座的設備：

桌子承載負重，負重位置不在正中心
含桌子結構總重 500 kg

四支腳座承載設備力量的反作用力計算，
早期就是先估算設備總重量，
四支腳座就把總重除以四放在四支腳座上，
如上，500 / 4 = 125 Kg，=1250 左右，
然後加個安全係數上去，完工搞定；

500 kg * 9.8 = 4900 N

實際上設備上的重量是平均分配的?
結構變形的影響?
這些應該都不是以設備重量除以四就可以簡化得到的。

當然實務上支撐腳座的負載不會單純的選規格配合負重，
而且有加上一定的安全係數，跟考慮變形量，
選的比會實際上強壯很多，
所以傳統除以四加上安全係數的方法並不會有什麼大問題。

不過既然Inventor應力分析可以作就來瞭解看看可以怎麼作：
其實很簡單，就是依照一般的步驟去設定約束條件，
在模擬計算完成後，就可以在約束條件上點滑鼠右鍵，
選擇“反作用力”，就可以看到反作用力的結果：

所以如果想要觀察到約束條件上的反作用力值，
最好在各別的位置上點選設定約束條件，
如此一來就可以觀察到不同約束位置上的反作用力：

910.2 + 1075 + 1236 + 1742 = 4963.2，
總重量方向力量相當，但是每個腳因為負重位置而不同。

2017/12/10

CAD / CAE軟體的教育版

台灣的軟體經銷商跟軟體原廠台灣分公司說實在話都很用心在經營"收入"與"利潤"這一塊，
一些比較沒有錢可以賺的領域在推廣的力道上跟用心程度說實在就有很大的進步空間。

~~以上寫得很含蓄又給人留餘地，所以認識不認識的若擋到財路不要來鞭我。~~

在專業的3D CAD市場上，前面有提到幾個3D CAD軟體的簡單介紹，
包括(以字母排序)：
Autodesk Inventor
Dassault Catia
Dasssult Solidworks
PTC Creo
Siemens NX
Siemens Solidedge

軟體基本上都有所謂的銷售版本上的差異，
從客戶的身份上，基本上可以先分商業版與教育版，還有經銷商版，
通常教育版的費用會比商業版便宜很多，
功能就很難說，有的軟體教育版是全功能開放使用，有的軟體會限制功能與模組。

即使是教育版也有區分，
可以拿來賺錢的教育版，跟不能拿來賺錢的教育版。

所謂可以拿來賺錢的教育版，指得是因為軟體有公司在使用，就會有就業市場，
有就業市場，學校、補習班就會有開班收學生的機會與學費收入，
這種情況不是直接拿軟體來做設計產品賺錢，
而且教室裡面隨便就是幾十套的安裝量，
收商業版的費用就太高了，
沒有任何一家補習班跟學校可以承受得起，
但是明明又有商業行為，
所以就會有一個所謂的教育中心授權版，
比如說一個教室一年多少錢，可以安裝多少套軟體進行收費教學。

那學生在家自行學習的話缺軟體怎麼辦？
另外一種情況是研究或者是專題會用到軟體，
所以還可以賣給學生，學校研究室，
但是沒錢、沒經費買軟體怎麼辦？

很簡單，數十年來在學生族群中就有所謂的"功德版"、"XYZ版"，
一片光碟賣多少錢的方式，在學校附近的通路或網路進行銷售，
軟體公司對這一類盜版使用狀況很清楚，
但是並沒有很認真去追究盜版的使用者，
原因是使用者難追、即使追到了也很難要到甚麼錢，
加上一旦走法律途徑、上媒體，
很容易被貼上欺負學生的標籤，
既然很難要到錢，又有名聲上的問題，所以處理上就不會很積極，
可是會追究盜版光碟的獲利散佈者。

如果老闆心態上若不願意投資在所謂的CAD/CAE軟體上，
這種版本就會透過來就業的學生，使用"彈性授權"方式帶到工作場所中繼續使用，
這時就會就形成所謂的盜版，這種狀況軟體公司就不會放過了，這是另外一件事。

國外軟體原廠很早就認知到學生在校使用那一套CAD/CAE軟體，
對軟體的商業版市場其實是有幫助的，
因此陸續開始推出所謂的非營利目的用研究室版、學生教育版，
以低廉的費用甚至免費提供給學生、學校實驗室、研究單位、法人團體，
前提就是"非營利"。

有些CAD、CAE軟體很早就提供了所謂的個人學習用免費教育版，
從一開始要認證註冊email的網域是否正確，
到現在有的根本都是開放的，只要個人在註冊過程中說"是"學生，軟體公司就當作"是"，
但是重點"非營利用途"這個條件還是一個"天條"，
我覺得這是非常合理的，
如果有用CAD/CAE來賺錢，自然就應該付一點錢給軟體公司用來研發跟改善軟體功能。

接下來介紹一下幾個國內常用CAD/CAE軟體那些有免費的個人學習用教育版，
記得僅限用於學習的非營利用途。

註：各家軟體非盈利師生教育版本政策可能隨時有變，以下僅供參考。

目前在網路上我找到資訊最清楚的是Autodesk有提供免費的個人學習教育版。

Autodesk提供的個人學習教育版幾乎涵蓋了該公司所有的知名軟體，
包括AutoCAD，Inventor、3ds Max等，
Autodesk原廠教育版(其實跟完整版本一模一樣)軟體下載網址：https://www.autodesk.com/education/free-software/all。

很不幸最近發現 Autodesk 改變政策，要求教育版使用者須提供證明文件才能取得教育版授權，

從 FY2022 開始，一般使用者只能取得30天的試用版。

需要註冊帳號，取得帳密後登入就可以下載需要的軟體與授權序號，
安裝時可以使用授權序號連上網路取得三年的合法使用權，
其實這幾年試過每年都可以上去申請新版，所以幾乎是可以沒有期限的使用。

像我個人就下載過：
Autdoesk Inventor Professional
Autodesk Nastran In CAD
Autodesk CFD
Autodesk Helius Composite
Autodesk Factory Utilities
Autodesk Simulation Mechanical 從上面頁面中拿掉了，必須要搜尋才找得到下載頁面(連結已失效)。
需要的可以自行註冊下載取得授權使用3年，
記得是個人學習非營利使用。

PTC Creo也有推出個人學習的教育版，還沒裝過，有興趣的可以試試再來跟大家分享。

至於市佔率大的 Dassualt Solidworks？
很抱歉沒有免費的個人學習教育版，而且台灣賣價要NTD45000(2016/12問的)！！！
本來想說國外USD150一套買來學還OK，但是x威要賣定價NTD45000...
所以只好算了，又沒有拿來設計產品賺錢，NTD45000實在花不下去，
只好繼續用Autodesk Inventor。

最近剛好看到母校 NCKU 跟代理商簽約付費使用Solidworks在教育用途上，
覺得代理商實在是很沒意思，學校幫忙訓練工程師還要收錢？！
之前還在代理商任職時，就介紹過在學校任職的大學同學可以使用Autodesk的CFD、Inventor用在教學上，學生可以合法使用正版的授權軟體，其實小朋友用的也不錯；
另外一家在新竹的大學也有一位前ITRI的朋友使用 Inventor 在教學生；
高工也有很多老師在教 Inventor，甚至是比賽指定軟體，

前陣子還碰到北一女的機器人研究社也是用 Inventor，找我去分享了一下動力學模擬的使用方式，

NTU機械所有些研究室也有用，
不懂Solidworks對學校的態度是？

但是同 Dassault 集團，商業版貴到嚇死人的Catia，
反而曾經有推過限時申請下載一年使用的Project，可惜只到2017/11/26，
即使不是免費，價格也只要USD99，比Solidworks便宜多了，
但是不曉得國內代理商如何處理這種版本的銷售？

Siemens 的 NX、Solid Edge相對就很難找到官網有關個人學習教育版或者費用的訊息。
更新：
最近有找到Siemens NX的教育版(Learning Edition)，透過外部的教學軟體銷售網站（Studica) 進行銷售，
價格是 USD 98，也不貴，
另外有30天的試用版，方式很有趣，不需要下載跟安裝軟體，是透過遠端連線進入 Citrix 系統進行試用，可以省去下載、安裝軟體的麻煩。

CAE軟體中的ANSYS、Abaqus、msc、Hyperworks有個人學習教育版，
但功能上可能有閹割掉一部分不能使用。

COMSOL沒找到相關的，可能因為它的市場本來就是以學校為主。

OSLO edu
光學模擬軟體 OSLO 有提供光學模擬基本功能的供下載與使用。

如果有看到更新的資料，也歡迎網友以留言幫忙補充/更新。

Inventor 彩現技巧簡單5步驟

在官網部落格上看到一篇教使用者如何在Inventor中作彩現“render”的分享文，
把原本平淡的元件變成擬真的圖片 :

步驟簡單觀念清楚易懂，分享如下 :

步驟1. 開啟陰影效果

通常只要打開地面的陰影表示，其實畫面瞬間就會感覺生動很多，
如果需要指定陰影的方向可以再進入選項”Setting...”設定。

步驟2. 選擇打光的場景

忘了不知道是從FY13還是FY14開始，

Inventor就把部份Showcase的功能放進來，

其中之一就是場景的設定，

但是如果要自己建立場景，

就需要花錢買Showcase Pro。

可以預覽場景的樣式。

步驟3. 設定元件/幾何面材質

Autodesk旗下有Maya、3ds Max、Showcase等製作高品質影像、動畫的軟體，
在市場上相對其他3D CAD廠商的最大優勢之一就是擁有驚人龐大的材質影像庫可以免費使用，
所以在FY14開始就在Inventor內增加了一個Autodesk Material Library，
這一個材質資料庫是跟Showcase、3ds Max等軟體相同的資料庫，
所以在將資料轉到各軟體時可以輕易的重現，
包括在建築上的Revit也導入了相同的材質資料庫，
使用者也可以自行新增、複製、修改，
不過如果沒有美術、工設背景或天份，
建議還是直接用現成的就好。

步驟4. 開啟光跡追蹤與設定等級

這個功能是吃硬體效能的怪獸，
如果開啟Realistic，而且是High的等級，
即使有好的顯卡，可能都要等上一點計算時間，
如果顯卡不好、CPU不夠強的話，要有耐心，
等待的時間去泡杯茶、咖啡，上個廁所，看一下窗外風景都是不錯的選擇。

步驟 5. 調整相機視角與視圖

配合剖面顯示可以讓畫面效果更好，
可以花點時間試試，感覺上會更專業，
而且這是實體拍照成本很高難以作到的。

以上圖片來自原文網頁。

另外還有一個彩現的功能是Inventor更早期併購的"Inventor Studio"，
但是這個功能偏重在動畫上的實現，
在材質、光影等的使用操作跟表現上不如上述來自於Showcase的技術那麼好跟方便。

2017/12/9

轉貼：生活中與人相處的細節

FB回顧Show出一篇幾年前分享的貼文，
坦白說早就忘記有看過這一篇，
內容寫得不錯，轉貼分享：

（1）去別人家裡，不要坐在人家的床上..
（2）在酒桌上與別人碰杯，自己的杯子一定要低於對方的，特別是對方是長輩或領導..
（3）晴帶雨傘，飽帶乾糧，未雨綢繆總是好的..
（4）如果問別人話，別人不回答你，不要死著臉皮不停的問..
（5）吃飯的時候盡量不要發出聲音。
（6）撿東西或者穿鞋時候要蹲下去，不要彎腰撅屁股。
（7）別人批評你的時候，即使他是錯的，也不要先辨駁，等大家都平靜下來再解釋。
（8）做事情要適可而止，無論是狂吃喜歡的食物還是鬧脾氣。
（9）到朋友家吃完飯，要主動幫忙洗碗清理桌子，主人做飯已經很辛苦了，不能事後還讓主人清理..
（10）生活中會遇見各式各樣的人，你不可能與每個人都合拍，但是有一點是四海皆準的：你如何對待別人，別人也會如何對待你..
（11）待客不得不大，持家不得不小。
（12）把拳頭收回來是為了更有力的還擊..
（13）人活在這個世上，首先要學會一個“忍”字..
（14）任何時候對任何人不要輕易告訴對方你的秘密。
（15）錢不是靠攢的，會花才會賺..
（16）學無止境，不僅僅是學書本知識，更要學會怎麼待人處事，社會遠比你想像的要復雜。
（17）不要跟同事議論上司或其他同事的是非，你的無心之言很可能成為別人打擊你的證據。
（18）做事情，做好了是你的本分，做的不好就是你失職..
（19）只有錯買，沒有錯賣。不要只顧著貪小便宜。
（20）有時候孤單是正常的，不要害怕，要自己調劑..
（21）有真正的朋友，但不知你有沒有福氣遇到。不管有沒有遇到，都不要否認它。不要算計別人，尤其不要算計自己喜歡的人。對自己喜歡的人，不要使用手段去得到..
（22）最勇敢的事情是認清了生活的真相之後依舊熱愛生活。不要害怕欺騙，但要知道世界上存在欺騙..
（23）借錢的時候，心裡要有個底，就是要想著這個錢是回不來的。所以借出去的錢永遠要在自己能承受的損失範圍之內。可以承受的數字以內，即使回不來，也是心裡早準備好的。自己不能承受損失的數目，就不能借。
（24）最好的朋友之間，除非他窮的吃不了飯了，否則最好不要有經濟往來。許多可貴的友誼都敗壞在錢上..
（25）君子可寓意於物，但不可留意於物。
（26）出門在外能忍則忍，退一步海闊天空。
（27）擦桌子的時候要往自己的方向抹。
（28）打電話接電話第一句話一定要是：「您好」；掛電話的時候等別人先掛。
（29）一次不忠百次不容..
（30）不隨地吐痰扔東西，如果沒有垃圾箱，就拎回家扔垃圾筒裡。
（31）多看書對心靈有益，你會看到一個更廣闊的世界。
（32）是你去適應社會，不是社會來適應你..
（33）不要讓別人知道自己的真實想法，要笑在人前笑，要哭一個人躲起來哭。
（34）走路手不要插在口袋裡。
（35）簡單的事情複雜做，複雜的事情簡單做。
（36）機會只留給有準備的人，天上不會掉餡餅。
（37）不管什麼條件下，仔細刷牙，特別是晚上。
（38）早上一定要吃早餐，沒有早餐喝杯水也一定要。
（39）少說別人是非，把自己管牢。
（40）你是無價之寶。
（41）女生，和男孩子出去要自己買單。
（42）要對自己的行為負責，不要怨天由人，在做之前要想想應不應該，出了事要學會自己解決。
（43）要想人前顯貴，必先人後受罪。

圖片來源：網路搜尋台中沙鹿夢想街

2017/12/7

Inventor應力分析負載.1 力

Inventor應力分析的負載項目總共有七個，包括有 :
力
力矩
壓力
軸承
重力
本體
遠端力

其中力、力矩、壓力、重力這四個是一般人最為熟悉的，
其他軸承、本體跟遠端力就比較難從字面上就揣測其意義。

雖然力跟力矩是大家比較熟悉的負載型式，
但是在設定跟使用上有一些屬於FEA軟體特性上要注意的地方。

力的設定算是相對簡單而且容易懂的項目，
有幾個特性要注意 :
作用的位置
作用的方向
作用的大小

嗯！就算是一般的國中生都懂上面提到的這三點，有什麼難的？！

確實在概念上是很簡單沒錯，唯一要注意的是用法，

第一種方法很直覺很好用：
尤其是作用的位置，直接點點選面、幾何邊緣或幾何點即可，
再來直接給定數值，
最後給定方向，預設使用面法線方向或邊緣方向，
或使用其他的面法線、軸向、幾何邊緣線條等指定作用的方向，
必要時可使用翻轉修正方向。

第二種方法是給(X,Y,Z)三個方向的分量，
這個方法反而有難度，因為必須先取得大小與方向，
再跟據座標系統方向的角度計算三角函數值，
坦白說，還真的有點麻煩，
一般來說大概會用在比較明確跟座標系統某一軸向平行作用力的狀況，
或者是已經有另外計算取得(Fx,Fy,Fz)的狀況，
不過基本上的概念是沒有什麼大問題。

作用的位置可以選擇幾何上的點、邊緣跟面三種，
點最單純，只要有實體的幾何點都可以點選使用，
邊緣跟面就最容易出現問題，
主要的問題在於真正的力作用邊緣長度跟幾何單位長度有一樣嗎？
或者是說真正的作用面積範圍跟幾何面積範圍是一樣的嗎？
如以下二圖示，上方板件施加在下方支撐座上的力量作用面積跟真正的面積：

實際作用的單位長度或面積範圍通常會比幾何小：

這會使得力量真正作用時集中在更局部的區域，
這種現象對反作用力幾乎沒有影響，
可是對反作用力矩就會有一些影響，
也會造成應力與變形量的結果不同。

所以在模擬前，必須對幾何進行適當的前處理，
將包括力等邊界條件的作用位置使用切割指令作出來，
對一般機構設計應用上這是沒有太大作用的作業，
對大部分機械工程師來說是很少用到的功能，
但是在作CAE卻是經常要用到的功能。

2017/12/6

Inventor 應力分析約束.1 固定

在使用Inventor應力分析上，
約束條件 “固定”應該是最常使用的固定條件：

在直覺上就是用來限制特定幾何位置不能動。

在FEA中設定所謂的固定，
意義上就是指定在這些幾何上的位移量為零，不能移動，
這跟我們直覺上的固定其實是一致的。

若點選Inventor“固定”約束對話視窗右下角的向右按鈕，
可以展開進階的選項，

可以發現“固定”約束這個條件原來不只可以指定位移量為零，
還可以給一個強制位移量，
強迫特定位置移動特定的距離，
更特別的是除了可以指定特定方向位移，
還可以指定其他方向為自由移動。

所以Inventor的固定約束條件的功能，
其實比名稱上的"固定”還要多，
說真的比較過Simulation Mechanical、Nastran in CAD、Creo Simulate、NXNastran甚至Ansys，
Inventor固定約束這個功能寫得簡單又方便，
搭配結果顯示的反作用力功能，可以算是非常好用；
不需要先設量測點，
或者是選擇所有約束點再計算反作用力總合等等繁瑣的操作;
對一些強制變形要計算所需施力也很方便。

Inventor 應力分析約束.2 銷

這一個約束條件“銷”，

說穿了就是用來設定圓柱座標系統的約束條件。

一般人所熟悉的座標系統通常是以XYZ表示的直角座標系統，
但是對一些圓柱形的元件來說，
在圓柱面上徑向與切線方向的約束條件就很難用直角座標系統來進行設定，
因此就會有自訂圓柱座標系統的需求，
但是在Inventor應力分析中並不支援自訂座標系，
所以要設定圓柱上的約束條件就很難，
好在有這個“銷”約束功能可以設定徑向、切線方向跟軸向三個方向的約束，

可惜並無法像“固定”約束一樣給強制位移，也很少有機會用到就是。

在使用上以具有圓柱面的特徵為限，
例如軸件表面、孔內面等，
在應用上經常要搭配“切割”指令對軸分段，
將實際接觸表面作出來，
再給定圓柱座標系統的固定關係。

Inventor 應力分析約束.3 無摩擦平面

無摩擦平面這一個約束條件名詞，

100個用Inventor的工程師看到，
應該會有99個人想這在講什麼玩意？？？

要說容易，其實就是用在“對稱平面上的約束條件”。

首先從設定的意義來看，
這個條件的作用是：
指定平面的法線方向位移為零，面的切線方向可以自由移動，
在應用上就是前面說的：可以作為用在對稱面上的約束條件。

所以難是難在“對稱”，
在早期的FEA應用上，對稱算是非常重要的，
主要原因有二：
1. 節省元素與節點數，降低對記憶體的使用與需求量
2. 對稱面的約束條件可以增加模擬的限制條件，使模擬更容易收斂，結果也會更準確

經常有在作FEA的工程師看模型第一件事，
應該都會先看有沒有對稱，
一看到有對稱的狀況應該都會很開心，
因為計算上的收斂性瞬間大幅提高。

所謂的對稱條件指得是模型上可以找到1或多個對稱平面，
在對稱平面兩側的形狀、約束、負載有鏡射關係，
這種鏡像的狀況使得對稱平面在法線方向不會產生位移的現象。

實務上機構元件設計上本來就會經常使用對稱設計，
用以平衡受力，避免轉矩造成意外的位移，
因此在模型中其實還真的經常可以找到對稱面，
尤其是一些軸件或軸固定件等。

以一個受壓或受拉的圓柱狀或矩形為例，
可以很容易找到通過軸心或形狀中心的兩個互相垂直的對稱面，
可以將模型以對稱面為基準，
除料留下四分之一的體積，
在移除材料後就會露出這兩個實體的對稱面，
在這兩個面上就可以設定“無磨擦平面”這個條件，
體積縮小為四分之一，如下圖示：

多了兩個對稱面法線方向無法移動的限制條件，
對電腦記憶體數量跟計算所需要的時間都有很大的幫助。

NIC的線性靜力分析功能簡介-熱應力與熱變形

相對於Inventor原有的應力分析功能，
Nastran In CAD提供更多的分析功能，參考；
即使是在線性結構靜力部份，也有許多Inventor應力分析作不到模擬功能，
其中最常會被提到的就是：
熱應力與熱變形
螺絲固鎖
線性、薄殼與實體元素的混合模擬
複合材料
這幾個項目都是Inventor應力分析無法作到的線性結構靜力模擬功能。
其他的功能差異包括在後處理的部分，另外說明。

以下先就熱應力與熱變形部分介紹：

熱應力跟熱變形其實是有點互相關聯的現象，
如果元件被約束住而無法自由變形，
就會因為原本應該升溫膨脹或降溫收縮的行為被限制住而產生熱應力，
如下圖所示：

兩端約束住，應力值很大

兩端約束住的變形量

如果元件可以完全自由變形，就不太會有熱應力的產生，
所以在模擬熱應力與熱變形上，約束條件會產生很大的影響，
其他還包括約束條件無法模擬本身因為溫度跟元件應力產生的對應變形，
當然就會使得元件的熱變形模擬量偏低，熱模擬應力偏高的情況。

熱應力與熱變性的模擬計算主要是跟材料的溫度與熱膨脹係數有關，
溫度在NIC中的設定值主要是就是K，不像CFD可以自由選擇單位進行輸入；
熱膨脹係數通常是溫度的倒數，

SUS的熱膨脹係數 0.000017 (/K)

也有的會使用 m/m - K 或 μm/m -K。

熱膨脹係數有兩個要注意的地方：
不同材料的差異。
同樣材料在不同溫度下的差異。
如下圖示：

圖片來源：High Temp Metal

實務上要作高溫的資料實施難度比較高，
另外有些材料撐不了太高的溫度，也沒必要作，
一般來說多數材料僅有在室溫附近的熱膨脹係數資料。

多數材料的熱膨脹係數跟材料的主成份以及晶格結構型式有關，
合金中微量的其他成分影響作用通常不大，
所有的高、中、低碳鋼在室溫附近的熱膨脹係數其實都差不多；

但是當合金中其他材料成份比重提高時，
就有機會設計出不同膨脹係數的材料，
例如在工業上最常被用在大溫度範圍下，長度變動小的材料的恆範鋼ㄒ(Invar steel)，
合金成份中的含鎳量高達36%，如下圖示，至於原理就不在本文討論範圍內。

圖片來源：Wiki
鎳含量在36%左右時，熱膨脹係數最低。

以下以一個雙金屬片，兩接觸面間為完全黏合，
25度_℃為零應力，形狀平直的初始狀況，
模擬設定主要有：
材料1：SUS304，E=190.30 GPa，ν=0.305，α=0.000017 /K
材料2：鈦， E=102.81 GPa，ν=0.361，α=0.000009 /K
初始溫度(零應力溫度)：25℃ = 298 K