有限元软件比较

1. 市面上最多用户CAE软件---可能是ANSYS 有关市面上各种CAE软件用户究竟有多少? 很难评估，但可以肯定不管什么用户(合法或非法用户)，我个人统计、调研(包括网上论坛、文章发等)可以肯定ANSYS软件的用户最多。其主要原因是: 1. ANSYS软件自带的前后处理功能较强; 2. Ansys有教育版<＝2000节点(流体)和<=1000节点(固体)、大学版(节点1600和3200)以及商用版(无限制)；3. Ansys软件涉及的面较广(应力场、温度场、流场和电磁场、优化设计、拓扑优化设计、随机有限元等)。Ansys软件的高校教育做的比较早、比较好。 2. ABAQUS用户较少的原因 ABAQUS软件进入中国，在我的记忆中，也大约在90年代左右，它本身没有前后处理，国内其前后处理主要借助于Patran软件，这也是发展其用户致命的弱点，到90年代中后期，才开始其前后处理软件的开发，也就是现在的ABAQUS-CAE/Viewer,但是有某些原来的参数引入不进其CAE中，些参数主要是涉及到岩土工程中的某些参数，ABAQUS5.8.14的命令行可以全部引入，但其CAE中不行，后来我一直跟踪ABQUS6.0~6.3.3某些参数还是没有解决，只有回归老版本。但对于机械行业、板筋成形方面一点没有问题。Abaqus在北美的石油行业的研究院所和石油专业的院下均有，他们主要是“租”软件，而不是“买断”软件，只要每年交租金，那么均可以免费升级。而我国主要是“买断”某一版本，要升级就在交升级费。 本身ABAQUS软件的开发一开始就是基于高度非线性问题，其理论性较强，专业性较强，要求用户背景知识的起点较高，加上“以前”又没有自己的前后处理功能，其微机版的问世也比其它软件晚，有没有高校培养计划……因此，导致其用户较少。 3. 单从在结构方面的应用ABAQUS、MARC、Adina和ANSYS的功能 1).如果做接触问题，选择软件的顺序为Abaqus、Adina、Marc和Ansys，接触问题本身就是一个高度非线性问题，前三者本身就是基于高度非线性问题而开发的，从建立接触对(因为接触对中按材料硬度可分硬－硬、硬－软、软－软，如果相同硬度，那么那个接触体谁大、谁小， 那个是凸面、那个是凹面等－>来确定谁是接触面、谁是目标面等考虑)的方便程度和收敛程度为以上顺序。 2).如果对结构要做结构优化设计或拓扑优化设计，那么Ansys最强，Ansys软件中直接有优化设计模块，是单目标优化设计，设计变量有结构尺寸变量和状态变量(如某些地方的某种应力不能超过某一值，或某一变形不能超过多少)，优化结构变量写入APDL程序中，如果对APDL程序不是很熟悉，那么可以通过Ansys软件界面菜单完成建模和目标变量和设计变量设置，然后把所有操作过程写入*.log 或*.lgw文件中，它们是文本文件，以APDL程序保存的，用记事本等调出此*.log 文件进行整理，整理出循环迭代结构，另存文件名，在菜单中执行优化模块时，直接调此文件，一次性优化出结果。其它几个软件中没有结构优化设计模块，但也可以通过自己编写个小程序，用MARc、Adina和Abaqus对结构进行优化设计，但首先要熟悉如何取某节点或某单元的结果数据，使其在设计范围内寻求最优。 3).如果从界面菜单上建模方面来讲，目前Adina、Abaqus与Ansys旗鼓相当，MARC最弱，甚至前两者超过ANSYS软件的建模，Adina-m和Abaqus/CAE的建模方式是基于现代CAD的建模方式(如类似Pro/E、UG、Solidwork等，其蒙皮技术、复杂曲面扫描技术远强于ANSYS)。 4). 如果从编程序建模，那么Ansys最强，因为它有自己的APDL程序语言，所有结构尺寸都可以参数化，这也是其率先开发结构优化设计和拓扑优化设计模块的基础。Marc也有一个python,但很不好用。Adina 可以在Adina-in准备文本模型文件，但不能设置变量参数，可以通过文本编辑处理模型数据。Abaqus与Adina一样，可以编辑输入模型文件参数。 5). 如果从结构网格划分的方便程度来讲(这里不指自由网格划分)，设置网格线、面、体的分段数和质量较好的映射网格方面，这几个软件的排序是Abaqus、Ansys、Adina和Marc。 6). 从用于教学方面，只有Ansys(<2000节点)和Adina有教学版(900节点)。 [ Last edited by laizuliang on 2007-9-7 at 09:36 ] 相关回复： 作者: spsmysp   发布日期: 2007-04-24 怎么没有提到I-DEAS? 作者: mainpro   发布日期: 2007-04-24 :P:P支持鼓励 作者: aspen06   发布日期: 2007-04-26 reagas 也是ansys公司的 那里可下载到？ 作者: punk_lh   发布日期: 2007-04-27 对这几种软件的认识还真的不是那么清晰。 作者: zhushucun   发布日期: 2007-04-29 ;) 作者: liuyiyidao   发布日期: 2007-05-12 了解一些呵呵 作者: zhoujun0454   发布日期: 2007-06-03 做金属切削过程的仿真用那个软件好哪 请高手指点一下 谢谢先 作者: caicainiao   发布日期: 2007-06-06 I-DEAS综合性比较好，比如仿真有限元等，做金属切削过程的仿真MARC可以实现，就是比较麻烦 作者: ayuner   发布日期: 2007-06-06 如果做工程问题强烈建议使用以上的软件； 如果你是一个博士，还想做深一点，那么就不要考虑这些，建议你学学fortran，或者c，c++，去编程序计算。 语言也不难，科学计算的程序源代码到处都是！:D 作者: withwind   发布日期: 2007-09-22 重点不同，用的软件也不同! 作者: yanghaisheng   发布日期: 2007-10-01 nastran怎么样？ 作者: saner   发布日期: 2007-10-15 我觉得北京飞箭公司的FEPG（有限元自动生成系统）挺好用的！也比较容易上手！ 作者: wcwong   发布日期: 2007-10-30 Solid fluid interaction,用哪个软件比较好？ 作者: wangjinfei0909   发布日期: 2007-11-24 这人对marc一点都不了解 作者: hdpusf   发布日期: 2007-11-25 我们国家也有自己的一个国产有限元软件FEPG，适合于自己根据不同需求开发相应程序，支持国产！！（附：程序里面有许多小错误，希望开发者尽快解决，使更多的人了解和热爱国产有限元软件！） 作者: xyfeng520   发布日期: 2007-12-05 总结的挺不错的！ 作者: ytu_cyc   发布日期: 2007-12-18 学习Ansys,我们一直在努力. 作者: weijz   发布日期: 2007-12-18 我觉得，做接触分析应该是Ls_dyna最强！！！ 作者: xiaoshitou   发布日期: 2007-12-23 先看看!! 作者: 追忆   发布日期: 2008-02-06 支持，正在学习abaqus，以后请多指教:D 作者: tailor1st   发布日期: 2008-02-07 HAO :) 作者: eric1120   发布日期: 2008-02-07 个人认为还是ABAQUS最强大 作者: hsiangjiawei   发布日期: 2008-02-15 个人感觉，如果做的东西很前沿而几何模型不复杂，自己做程序比软件好（做研究用Matlab，做应用用C或FORTRAN）。而一旦做了一个完整的程序，其它都可以修改这程序。 作者: bomuyuqiao   发布日期: 2008-02-24 lz说得有理，现在在用marc，建模功能太差了，界面用着极其不爽。貌似ansys　workbench很好用，与CAD软件有很好的接口，建模和查看结果都很方便。 特别提示：本帖内容由 shxseu 提供，小木虫为个人免费站点，仅提供交流平台，不对该内容负责。欢迎协助我们监督管理，如果您对该内容有异议，请立即发邮件联系通知管理员，我们保证在1个工作日内给予处理。 有限元软件排名 图片：     这是Simwe的软件板块2006年12月30日的帖子总数统计，应该能够反映国内目前有限元软件用户的分布情况。ANSYS的用户数量占了绝对的优势，差不多是其它所有软件用户的总和，这应该得益于ANSYS软件在中国大学里十余年的深入推广和优秀的前后处理能力。与前几年不同的是，ABAQUS的帖子数量有了明显的增长，表明中国的有限元软件用户们，尤其是大学里的研究型用户们，逐渐认识到它的真正价值，也反映出这个行业开始从盲目走向理性。唯一的国产有限元软件FEPG排到了最后，而且这也只是国内的情况，它在国外的用户基本为零。易用性超过其它所有软件的ALGOR，居然排名倒数第二，一方面说明软件在中国的推广存在问题，另一方面也反映出用户离成熟还差得很远，虽然正在走向成熟。收敛性最好，求解速度最快的有限元软件Cosmos仍然少有人问津。适合工程计算的非线性软件MARC和经典的非线性软件ADINA仍然维持着稳定的用户数量。LS-DYNA仍然是显式动力学分析的老大，Dytran成了鸡肋。跟Dytran类似的是MSC的NASTRAN，跟其它的线性或者非线性的求解器相比，越来越落后于时代的步伐，如果不是依靠它的可靠性以及它跟NASA的关系而在航空业占有的垄断地位，估计早就被抛弃了。Deform的占有量，说明大变形分析有很大的需求，如成型和切削分析，这也是其它强势有限元软件的弱项。FEMLAB和FEPG有很多相似的地方，都是需要用户编程的有限元软件，具有良好的开放性，当然FEPG更开放，可以获得用户定制的FORTRAN源码。它最早是作为MATLAB的有限元分析工具箱出现的，后来独立出来，成为FEMLAB，最近又改名COMSOL Multiphysics，一个庸俗奇怪的名字，既容易跟COSMOS弄混，又好像跟ANSYS的Multiphysics有点啥关系，其实都不相干。Patran本质上只是一个前后处理软件，不是严格意义上的有限元软件。MSC正在把它打造成MSC旗下所有有限元求解器的前后处理器，考虑到这一点，把它也列了进去。MARC独立于MSC列出，是因为目前绝大多数MARC用人仍然使用Mentat做前后处理，而不是用PATRAN，PATRAN主要还是用作NASTRAN的前后处理。另外，NASTRAN有多个公司的不同版本，这里只列出了MSC公司的NASTRAN的帖子数，其它公司的NASTRAN基本可以认为没有用户。 从这个表可以看出常用的五大有限元软件的排名： 1. ANSYS 2. ABAQUS 3. LS-DYNA 4. MARC 5. ADINA 一、msc/patran+nastran, ansys, abaqus 三者的比较俺最喜欢的是msc/patran+nastran，因为当年国内飞机公司最先引进的就是nastran，其菜单式的操作，比用手写有限元程序，爽多了！！特别是建立飞机这类巨大型结构，可以说，只有patran的建模最强！！（有人在仿真说abaqus能建整个飞机模型，哈哈，吹牛不上税，就凭其目前功能，要花一百年！！）另外，msc财大气粗，其教程是手把手式，航空上最常用的有限元分析，都有现成的例题，step by step，傻瓜都会很快地入门！！由于其广泛应用于航空航天/汽车工业，所以，至今为止，如果要学CAE软件，俺认为应首选msc/patran+nastran。与patran+nastran相比，ansys的界面就低了一些，操作也没有patran舒服。不过，差别不是很大。ansys据俺的体会，唯一的强项就是多场耦合。其他的功能，msc/patran+nastran都有。不过，ansys的apdl语言比较高级，是其最大优势，或者说，msc应向这一方向发展！！不过，apdl最开始学也很费事，得一条一条查，一条一条记，这个过程没有两三个月下不来。由此，ansys的清爽度比msc差一些。 abaqus，如果自己用手编写过有限元程序的，入门应该不难。其命令格式，跟自己用手编程序一个套路。abaqus的强项是其分析功能很全面，特别是非线性部分，基本上都包含了。abaqus最大的缺点是上手慢，其教程太差，除了几本，基本上等于没有教程。要学abaqus，其时间要比msc, ansys长多了！！现在看，学abaqus实在没什么省时间的方法（比如它的 training lecture，一本250$，买来一看，气晕俺，还没手册说得详细！！），所以唯一的笨方法就是要看手册啦如果说msc是windows点鼠标时代的水平，abaqus就是敲dos命令的原始时代。不过，如果愣要用非线性分析，而nastran/ansys都没用，也只能用abaqus了。估计几年后，其CAE应能发展patran的水平，其教程应有step by step的水平。否则，为了一个非线性，多花数倍的时间，实在不爽！！或者说，花一辈子时间，才会用其中一部分功能，真可谓生也有涯，学也无涯，以有涯学无涯，不如不学算了！！二、MSC.PATRAN和ANSYS比较 MSC.PATRAN最早由美国宇航局(NASA)倡导开发的, 是工业领域最著名的并行框架式有限元前后处理及分析系统，其开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化身和交互图形界面集于一身，构成一个完整 CAE集成环境。 ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Algor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。在建立复杂模型上ANSYS不如PATRAN，但PATRAN很繁琐。ANSYS比较适合于教学和科研，但ANSYS的求解效率确实不如NASTRAN。所以NASTRAN比较适合于工程。 比较如下： 1,PATRAN界面层次分明，建模思路清晰；ANSYS界面菜单重叠、繁杂、互相覆盖，建模思路交替杂乱，条理不清。 2,PATRAN在一个界面内完成所有的同类模型（Geo. Fem BC. Mat. Prop.等各自为一类）操作。而ANSYS要重复打开和关闭多个相互重叠覆盖的界面，才能完成一个特征的创建和参数的输入等操作，非常烦琐。 3,PATRAN将计算任务提交给NASTRAN在后台运算后，在前台PATRAN仍然可以进行各种建模操作。而ANSYS提交了计算任务后，就不能再使用其前后处理功能。ANSYS的使用效率就大大地降低。 4,PATRAN可以根据问题的具体情况，采用灵活的建模方式。点、线、面和实体之间，没有任何创建顺序的限制，底层的几何特征对上层的几何特征没有必然的约束，可以随意删除底层特征。而ANSYS几何体的创建采用由底向上（point-line-surface-solid）的模式，不能删除底层几何特征（例如，由面生成体后，不能再对面进行删改），给修改模型增加了困难。同时，无疑会增大模型文件。 5,PATRAN伴随着许多功能菜单有一系列相应的图标，建模操作方便明晰。ANSYS无图标，建立几何特征和有限元特征时，辅助选项少。例如，创建线时，只有1种点与点相连生成线的方法，因此必须先有点points。再如，选取线与线的相交点时，相交线都自动被删除，而很多时候，这些线是不能删除的。 6,PATRAN中Geometry和FEM的每一个操作中，有关的选项多。可以利用各种不同的选项构造出复杂的和更精确的Geometry模型和FEM模型。而ANSYS的每个操作，选项都较少，建立复杂模型既困难又麻烦。 7,PATRAN的所有操作不受模型复杂程度的限制，ANSYS的Boolean运算，对于较复杂体，并不能多次地进行运算，主要对简单的几何体比较有效。因此，当建立较大的模型时，比较困难。 8,PATRAN中的Group可以作为一个独立的模型，并在其中添加各种特性参数。GROUP可以象1个特征一样进行Copy 、Translate、Revolve、Mirror等运算,对于创建包含相同几何结构的模型，非常简便。而ANSYS中的Component只能作为一个同类特征（Point、 Line、 Surface、Solid）的集合，没有Transform功能。 9,ANSYS没有模型的装配功能。相应于PATRAN中的Group，ANSYS是omponent。但在建立Component之前，首先必须是已经建立了大的模型（装配模型），然后在模型中选取指定类型的1种几何特征（point、line、surface、solid）或者有限元特征(node、element)，要先有大的装配模型，后有小的部件模型。不能先建立一个空的Component,然后在其中建立模型。这与装配的要求正相反。 10,PATRAN可以在不同的Group中输入.db文件，然后组装在一起，便于建立复杂结构模型和多人并行协同工作。ANSYS没有输入多个.db文件的功能，不能多个人同时建立模型的不同Part部分的.db文件，然后输入一个新文件中组装在一起。 11,PATRAN的几何建模思路和术语同CAD的基本相同。现在CAD/CAE往往紧密相连，CAD软件非常普及的情况下，学会用CAD之后，就很快可以学会用PATRAN建立几何模型。MSC软件可以更紧密地同CAD软件结合在一起。而ANSYS的建模思路和术语与CAD几乎完全不同。 12,ANSYS中需要用户选择确定的单元繁多，凌乱。而NASTRAN虽然提供的单元更多，但根据输入的特性、边界条件和结果求解方式等，在后台自动选取单元类型，因此在PATRAN中简化了有限元模型建立过程，同时也使得模型更准确。 13,PATRAN中进行检查验证最后以图形的形式直观准确地显示出来。而ANSYS绝大部分检查不以图形方式显示，只是以List形式列表。 14,PATRAN中输入参数，既可以离散的形式，也可以通过Field这项功能以解析式PCL FUNCTION的形式，这对于在模型的大范围内输入与模型形状有关的变化参数，既简便又准确。而ANSYS只有离散输入形式。 15,PATRAN中特性Property的修改方便，不需要进入Geometry和FEM中，直接调出相应的Property修改有关的参数即可。而在ANSYS中修改单元特性，要求再选取相应的单元，重新设置参数，经过多次的界面转换。 16,PATRAN中几何模型与有限元模型可以完全脱离，可以单独对几何模型进行各种操作运算而不涉及有限元模型。而在ANSYS中有限元模型完全从属于几何模型，两者连在一起，不能随意改动几何体，无形中会增大.db文件。 17,PATRAN板的厚度可以表示成空间坐标的函数，直接施加在几何模型上，然后传到有限元模型中。而ANSYS只能在每个板单元的4个节点上定义不同的厚度，不能在整个板上定义变厚度。 18,PATRAN中一切特性的名字都以任意简单易记的字符表示，直观明了。ANSYS的材料名、实常数（单元特性）名都只能以1 2 3 …数字的形式命名，区分不同特性时很困难，常常要做笔记注名。数据库中已有哪些特性，也无显示。而修改某项参数时，必须进行几个界面的操作才能完成，很烦琐。 19,PATRAN的边界名字都以字符的形式表示。ANSYS的边界条件名字以数字的形式表示。加多个边界条件时，相互之间进行区分就很困难，修改起来也麻烦。 20,ANSYS输入非线性材料有时存在一定困难。例如，输入与温度有关的材料参数m(T)时，输入温度点T=10℃ 100℃上的m(T)后，就无法再输入T=10℃ 20℃上的m(T)。ANSYS要求后面输入的温度数值必须高于前面相应点的温度数值，前后两组数据存在T= 20℃<＝2000节点(流体)和<="1000节点(固体)、大学版(节点1600和3200)以及商用版(无限制)；3." Ansys软件涉及的面较广(应力场、温度场、流场和电磁场、优化设计、拓扑优化设计、随机有限元等)。Ansys软件的高校教育计划做的比较早、比较好。 2. ABAQUS用户较少的原因 ABAQUS软件进入中国，在我的记忆中，也大约在90年代左右，它本身没有前后处理，国内其前后处理主要借助于Patran软件，这也是发展其用户致命的弱点，到90年代中后期，才开始其前后处理软件的开发，也就是现在的ABAQUS-CAE Viewer,但是有某些原来的参数引入不进其CAE中，些参数主要是涉及到岩土工程中的某些参数，ABAQUS5.8.14的命令行可以全部引入，但其CAE中不行，后来我一直跟踪ABQUS6.0~6.3.3某些参数还是没有解决，只有回归老版本。但对于机械行业、板筋成形方面一点没有问题。Abaqus在北美的石油行业的研究院所和石油专业的院下均有，他们主要是“租”软件，而不是“买断”软件，只要每年交租金，那么均可以免费升级。而我国主要是“买断”某一版本，要升级就在交升级费。本身ABAQUS软件的开发一开始就是基于高度非线性问题，其理论性较强，专业性较强，要求用户背景知识的起点较高，加上“以前”又没有自己的前后处理功能，其微机版的问世也比其它软件晚，有没有高校培养计划……因此，导致其用户较少。 3. 单从在结构方面的应用ABAQUS、MARC、Adina和ANSYS的功能 1)如果做接触问题，选择软件的顺序为Abaqus、Adina、Marc和Ansys，接触问题本身就是一个高度非线性问题，前三者本身就是基于高度非线性问题而开发的，从建立接触对(因为接触对中按材料硬度可分硬－硬、硬－软、软－软，如果相同硬度，那么那个接触体谁大、谁小，那个是凸面、那个是凹面等－>来确定谁是接触面、谁是目标面等考虑)的方便程度和收敛程度为以上顺序。 2) 如果对结构要做结构优化设计或拓扑优化设计，那么Ansys最强，Ansys软件中直接有优化设计模块，是单目标优化设计，设计变量有结构尺寸变量和状态变量(如某些地方的某种应力不能超过某一值，或某一变形不能超过多少)，优化结构变量写入APDL程序中，如果对APDL程序不是很熟悉，那么可以通过Ansys软件界面菜单完成建模和目标变量和设计变量设置，然后把所有操作过程写入*.log 或*.lgw文件中，它们是文本文件，以APDL程序保存的，用记事本等调出此*.log 文件进行整理，整理出循环迭代结构，另存文件名，在菜单中执行优化模块时，直接调此文件，一次性优化出结果。其它几个软件中没有结构优化设计模块，但也可以通过自己编写个小程序，用MARc、Adina和Abaqus对结构进行优化设计，但首先要熟悉如何取某节点或某单元的结果数据，使其在设计范围内寻求最优。 3)如果从界面菜单上建模方面来讲，目前Adina、Abaqus与Ansys旗鼓相当，MARC最弱，甚至前两者超过ANSYS软件的建模，Adina-m和Abaqus/CAE的建模方式是基于现代CAD的建模方式(如类似Pro/E、UG、Solidwork等，其蒙皮技术、复杂曲面扫描技术远强于ANSYS)。 4) 如果从编程序建模，那么Ansys最强，因为它有自己的APDL程序语言，所有结构尺寸都可以参数化，这也是其率先开发结构优化设计和拓扑优化设计模块的基础。Marc也有一个python,但很不好用。Adina 可以在Adina-in准备文本模型文件，但不能设置变量参数，可以通过文本编辑处理模型数据。Abaqus与Adina一样，可以编辑输入模型文件参数。 5) 如果从结构网格划分的方便程度来讲(这里不指自由网格划分)，设置网格线、面、体的分段数和质量较好的映射网格方面，这几个软件的排序是Abaqus、Ansys、Adina和Marc。 6) 从用于教学方面，只有Ansys(<2000节点)和Adina有教学版(900节点)。 有限元软件应用范围流行软件比较及发展趋势(原创） 摘要:阐述有限元的应用范围,对NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等市面上主要流行有限元软件进行分析比较，预测当今国际国内CAE软件的发展趋势 关键词:有限元软件 对比评价 发展趋势 引言     近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视,国内外的专业人士相继开发了各种类型的应用软件，其中NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等功能强大的CAE软件的广泛应用，为实际工程中解决复杂的理论计算提供了非常有用的工具。但是，各种软件均有各自的优缺点，其应用领域也不尽相同。本文将就有限元的应用范围及当今国际国内CAE软件的发展趋势做具体的阐述，并对市面上主要流行有限元软件做一下比较。 一 有限元软件的应用范围     近年来随着计算机技术的普及和计算机速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：<1>增加产品和工程的可靠性； <2>在产品的设计阶段发现潜在的问题； <3>经过分析计算，采用优化#设计#，降低原材料成本；<4>缩短产品投向市场的时间；<5>模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费。 二 各种流行软件比较：     目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。以下为对这些常用的软件进行的比较和评价：1.   LSTC公司的LS-DYNA 系列软件    LSDYNA长于冲击、接触等非线性动力分析。LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的，主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具，后经多次扩充和改进，计算功能更为强大。虽然该软件声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题，但实际上它在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质，边界处理很粗糙，在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。 2.  MSC.software公司的 DYTRAN软件     在同类软件中，DYTRAN在高度非线性、流固耦合方面有独特之处。MSC.DYTRAN程序是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰PISCES INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体结构相互作用功能，还在PISCES的欧拉模式算法基础上，开发了物质流动算法和流固耦合算法发展而来的。但是，由于MSC.DYTRAN是一个混合物，在继承了LS-DYNA3D与PISCES优点的同时，也继承了其不足。首先，材料模型不丰富，对于岩土类处理尤其差，虽然提供了用户材料模型接口，但由于程序本身的缺陷，难于将反映材料特性的模型加上去；其次，没有二维计算功能，轴对称问题也只能按三维问题处理，使计算量大幅度增加；在处理冲击问题的接触算法上远不如当前版的LS-DYNA3D全面。 3.  HKS公司的ABAQUS软件     ABAQUS是一套先进的通用有限元系统，属于高端CAE软件。它长于非线性有限元分析,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大的复杂问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究，其系统级分析的特点相对于其他分析软件来说是独一无二的。需要指出的是，ABAQUS对爆炸与冲击过程的模拟相对不如DYTRAN和LS-DYNA3D 。4.  ADINA     ADINA是近年来发展最快的有限元软件，它独创有许多特殊解法, 如劲度稳定法(Stiffness Stabilization),自动步进法(Automatic Time Stepping),外力-变位同步控制法(Load-Displacement Control)以及BFGS梯度矩阵更新法,使得复杂的非线性问题(如接触,塑性及破坏等), 具有快速且几乎绝对收敛的特性, 且程式具有稳定的自动参数计算,用户无需头痛于调整各项参数。另外值得一提的就是它有源代码，我们可以对程序进行改造，满足特殊的需求。 5.  NASTRAN     NASTRAN是大型通用结构有限元分析软件，也是全球CAE工业标准的原代码程序。NASTRAN系统长于线性有限元分析和动力计算，因为和NASA(美国国家宇航局)的特殊关系，它在航空航天领域有着崇高的地位。NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。  6.  ANSYS     ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，发展了很多版本，但是它们核心的计算部分变化不大，只是模块越来越多，这些模块并不是ANSYS公司自己搞的，而是把别人的东西买来集成到自己的环境里。ANSYS系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析,在铁道，建筑和压力容器方面应用较多。 7.  Algor     ALGOR属于中高档CAE分析软件，在汽车，电子, 航空航天，医学，日用品生产，军事，电力系统，石油，大型建筑以及微电子机械系统等诸多领域中均有广泛应用。它最大的特点是易学易用，界面友好，操作简单，这可以极大提高软件应用者在工程实际中的效率。 8.  COSMOS    Cosmos相对影响比较小,但Cosmos的最大特点是运算速度快，这是其他软件所不能比拟的。Cosmos的研发者将保证收敛的迭代法--又称做快速有限元法导入COSMOS的产品之中，使新的有限元分析软件对磁盘空间上的要求大幅降低，占用计算机系统的内存也大大减少，因此分析速度大幅加快，超越传统甚多。 帖子 12382  积分 33215  威望 25084   金钱 81313   查看详细 TOP 学尔森建造师考前冲刺，面授+网络课程光盘版发布 maolinglong 玉 玲 珑 上将 INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET · 发短消息 · 加为好友 2# 大 中 小 发表于 2006-3-5 18:03  只看该作者 三 有限元及有限元软件的发展趋势1. 国际上有限元分析软件的发展趋势    纵观当今国际上CAE软件的发展情况，可以看出有限元分析软件的一些发展趋势：<1> 与CAD软件的无缝集成    许多商业化有限元分析软件都开发了和著名的CAD软件（例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。有些CAE软件还为了实现和CAD软件的无缝集成而采用了CAD的建模技术，如ADINA软件由于采用了基于Parasolid内核的实体建模技术，能和以Parasolid为核心的CAD软件（如Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks）实现真正无缝的双向数据交换。 <2> 更为强大的网格处理能力   由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否，近年来各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高，但在有些方面却一直没有得到改进，如对三维实体模型进行自动六面体网格划分和根据求解结果对模型进行自适应网格划分，除了个别商业软件做得较好外，大多数分析软件仍然没有此功能。对于许多工程实际问题，在整个求解过程中，模型的某些区域将会产生很大的应变，引起单元畸变，从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确，因此必须进行网格自动重划分,人们也因此迫切希望有限元软件自动六面体网格功能的出现。 <3> 由求解线性问题发展到求解非线性问题    随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分析求解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料、橡胶、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料非线性。为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，如ADINA、ABAQUS等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、丰富而实用的非线性材料库，ADINA还同时具有隐式和显式两种时间积分方法。<4> 由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解    有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题。现在用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟，发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场问题的求解。这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解，即所谓"流固耦合"的问题。由于有限元的应用越来越深入，人们关注的问题越来越复杂，耦合场的求解必定成为CAE软件的发展方向。<5> 程序面向用户的开放性    随着商业化的提高，各软件开发商为了扩大自己的市场份额，满足用户的需求，在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资，但由于用户的要求千差万别，不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求，因此必须给用户一个开放的环境，允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，包括用户自定义单元特性、用户自定义材料本构（结构本构、热本构、流体本构）、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。 <6> 由二维扩展为三维      早期计算机的能力十分有限，受计算费用和计算机储存能力的限制，数值模拟程序大多是一维或二维的，只能计算垂直碰撞或球形爆炸等特定问题。随着第三代、第四代计算机的出现，才开始研制和发展更多的三维计算程序。现在，计算程序一般都由二维扩展到了三维，如LSDYNA2D和LSDYNA3D，AUTODYN2D和AUTODYNA3D，但也有完全在三维基础上开发的，如MSC.DYTRAN。 <7> 单一坐标体系发展多种坐标体系      数值模拟软件在开始阶段一般采用单一坐标，或采用拉格朗日坐标或采用欧拉坐标，由于这两种坐标自身的缺陷，计算分析问题的范围都有很大的限制。为克服这种缺陷，采用了三种方法，一是两个程序简单组合，如CTH—EPIC，爆炸与侵彻由不同的程序分开计算；二是在同一程序中采用多种坐标体系，如DYNA3D中早期采用的是拉格朗日坐标，而LSDYNA3D的最新版除原有类型外，新加了欧拉方法以及拉格朗日与欧拉耦合方法，而最近几年才发展的DYTRAN则是拉格朗日型的LSDYNA3D(1988版)与欧拉型的PISCES的整合体；三是采用新的计算方法，如SPH等，SPH法不用网格，没有网格畸变问题，所以能在拉格朗日格式下处理大变形问题，同时，SPH法允许存在材料界面，可以简单而精确地实现复杂的本构行为，也适用于材料在高加载速率下的断裂等问题的研究。  <8> 增强可视化的前置建模和后置数据处理功能      早期数值模拟计算软件的研究重点在于推导新的高效率求解方法和高精度的单元。随着数值分析方法的逐步完善，尤其是计算机运算速度的飞速发展，整个计算系统用于求解运算的时间越来越少，而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。在现在的工程工作站上，求解一个包含10万个方程的有限元模型只需要用几十分钟。目前几乎所有的商业化数值模拟程序系统都有功能很强的前置建模和后置数据处理模块。在强调“可视化”的今天，很多程序都建立了对用户非常友好的GUI（图形用户界面—Graphics User Interface），使用户能以可视图形方式直观快速地进行网格自动划分，生成有限元分析所需数据，并按要求将大量的计算结果整理成变形图、等值分布图，便于极值搜索和所需数据的列表输出。 <9> 工作平台多样化       早期的数值分析软件基本上都是在大中型计算机上开发和运行的，后来又发展到以工程工作站（EWS，Engineering Work Station）上，它们的共同特点都是采用UNIX操作系统。PC机的出现使计算机的应用发生了根本性的变化，工程师渴望在办公桌上完成复杂工程分析的梦想成为现实。最近有些公司，例如ANSYS、MSC.software等开始在Windows平台上开发有限元程序，同时还有在PC机上的Linux操作系统环境中开发有限元程序包。 <10> 软件开发强强联合       由于数值软件的开发是一项长期而艰巨的任务，开发一个通用软件是十分困难的，各家开发的软件由于应用背景的不同而各有千秋。随着数值模拟软件商业化的进展，各数值模拟软件公司为扩大市场，追求共同的利润，出现了强强联合的局面。典型的如ANSYS与LSDYNA3D联合，MSC.software软件公司对ABAQUS、LS DYNA3D及PISCES等的购买。2. 国内限元分析软件的发展情况和前景      1979年美国的SAP5线性结构静、动力分析程序向国内引进移植成功，掀起了应用通用有限元程序来分析计算工程问题的高潮。这个高潮一直持续到1981年ADINA非线性结构分析程序引进，一时间许多一直无法解决的工程难题都迎刃而解了。大家也都开始认识到有限元分析程序的确是工程师应用计算机进行分析计算的重要工具。但是当时限于国内大中型计算机很少，大约只有杭州汽轮机厂的Siemens7738和沈阳鼓风机厂的IBM4310安装有上述程序，所以用户算题非常不方便，而且费用昂贵。PC机的出现及其性能奇迹般的提高，为移植和发展PC版本的有限元程序提供了必要的运行平台。可以说国内FEA软件的发展一直是围绕着PC平台做文章。在国内开发比较成功并拥有较多用户（100家以上）的有限元分析系统有大连理工大学工程力学系的FIFEX95、北京大学力学与科学工程系的SAP84、中国农机科学研究院的MAS5.0和杭州自动化技术研究院的MFEP4 等。但是，国外很多著名的有限元分析公司已经从前些年对PC平台不屑一顾转变为热衷发展，对国内FEA程序开发者来说发展PC版本不再具有优势，而以后应该从下面几方面加以努力: <1> 发展有自主版权、用于分析流体等非固体力学和交叉学科的软件     研究开发求解非固体力学和交叉学科的FEA程序经过几十年的研究和发展，用于求解固体力学的有限元方法和软件已经比较成熟，现在研究的前沿问题是流体动力学、可压缩和不可压缩流体的流动等非固体力学和交叉学科的问题。由于国内没有类似功能的商品化软件，所以国外的软件就卖得非常贵。为了打破这种垄断局面，我们必须发展有自主版权、用于分析流体等非固体力学和交叉学科的软件。 <2> 开发具有中国特色的自动建模技术和GUI开发建模技术     开发具有中国特色的自动建模技术和GUI开发建模技术成本比前述课题要少得多，但却可以大大提高FEA软件的性能和用户接受程度，从而起到事半功倍的效果。Windows中提供了OpenGL图形标准，为在PC机上应用可视化图形技术开发GUI提供了强有力的工具。近年来国外有的FEA程序已抛开仿真软件，直接在Windows平台上开发有限元程序。杭州自动化技术研究院1997-1999年采用OpenGL图形标准和相应的Visual C++等编程工具，在PC机上成功地开发了一套可视化有限元程序包。它能直观地通过对"菜单"、"窗口"、"对话框"和"图标"等可视图形画面和符号的操作，自动建立有限元分析模型，并以交互方法式实现计算结果的可视化处理，因而可大大提高有限昂分析的效率和精确性，也便于用户学习和掌握。 <3> 与具有我国自主版权的CAD软件集成     作为我国自行开发的FEA程序，首先要考虑和我国自主版权的CAD软件集成。因为有限元分析主要用于形状比较复杂的零部件，所以要和具有三维造型功能和CAD软件集成，使设计和分析紧密结合、融为一体。 四 总结 帖子 12382  积分 33215  威望 25084   金钱 81313   查看详细资料 TOP 通用建筑结构软件Strat maolinglong 玉 玲 珑 上将 INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://b.co188.com/content/images/GreenPark/star_level1.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE 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鉴于ansys在非线性材料方面应用的局限性（至少当时是这样，不是非常了解现在ansys在非线性方面的能力），开始学习接触Abaqus。Abaqus的名声就是有很强的处理非线性问题能力，但是对它当初的建模能力和软件界面实在不敢恭维（也许现在改进了很多）。由于对ansys比较熟悉，所以首先在abaqus里面作了几个线性材料的分析，与ansys分析结果做了对比，得到一致的分析结果后。开始认真研究abaqus中对于粘弹性材料的定义，发现许多材料参数需要大量实验来确定。当时课题留给我的时间已经不多了，而且许多实验需要到外校才能完成，最终只能中途而废。 而MSC系列软件是在工作后才接触的，当初接到一个算大钟固有频率的咨询项目，公司只有正版的nastran和patran，只好硬着头皮从头学一个新的有限元软件。msc系列软件与ansys, abaqus不同之处之一就是前后处理用patran，而nastran是中间的一个有限元分析计算器。不过patran的建模功能在三家产品中来说，个人感觉还是比较强的，因为固有频率的计算过程没有太多复杂的东西，主要是建模和分网的问题。 总体来说，对于三家产品，一家之言：ansys的强势在于多物理耦合场的分析尤其独到之处，而且应用领域相对非常的宽泛，国内来说高校里用得很多；msc系列强势在于线性结构分析，貌似是国内汽车行业中的应用主流；abaqus因为在国内的宣传一直没有前两者做的好，所以到现在应用的人都不多，但是abaqus在国外的学术界名声是很大的，尤其是处理非线性问题很强大，而其建