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1、- -l有限元分析软件有限元分析是对于构造力学分析迅速开展起来的一种现代计算方法。它是 50 年代首先在连续体力学领域-飞机构造静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC 四个比拟知名比拟大的公司，其中 ADINA、ABAQUS 在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC 进入中国比拟早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到构造、流体、热的耦合分析，但是除ADINA 以外其它三个必须
2、与别的软件搭配进展迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有 ADINA。 ANSYS是商业化比拟早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注构造分析目前没有流体模块。MSC是比拟老的一款软件目前更新速度比拟慢。ADINA是在同一体系下开发有构造、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比拟晚市场还没有完全铺开。构造分析能力排名：ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是 ADINA，其次 ABAQUS、再次 ANSYS
3、、最后MSCABAQUS 软件与 ANSYS 软件的比照分析：1在世界范围内的知名度：两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的奉献。ABAQUS软件那么致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。由于 ANSYS 产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS 软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS办事处的成立，
4、ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过 ANSYS。2应用领域：ANSYS 软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS 那么集中于构造力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。3性价比： ANSYS 软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的自然现象，线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为工程师和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和准确设计的瓶
5、颈。购置 ABAQUS 软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，防止重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进展工作的本钱要远超过使用适宜工具的本钱。因此，从综合效益和长远效益而言，ABAQUS 软件的经济性也是非常突出的。4求解器功能：对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。ABAQUS 软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。另外，由于ABAQUS/Standard(通用程序)和ABAQUS/Explicit(显式积分)同为A BAQUS
6、公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。ABAQUS 软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题，ABAQUS 软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。5 人机交互界面： ABAQUS/CAE是ABAQUS 公司新近开发的软件运行平台， 他汲取了同类软件和CAD 软件的优点，同时与ABAQUS求解器软件严密结合。与其他有限元软件的界面程序比，ABAQUS/CAE 具有以下的特点：1采用 CAD 方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。2强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多
7、工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。3鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接(interaction)模块，可以准确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。4采用了参数化建模方法，为实际工程构造的参数设计与优化，构造修改提供了有力工具。6 综合性能比照：综合起来，ABAQUS 软件具有：1更多的单元种类，单元种类达433 种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的构造现象和现象间的差异。除常规构造外，可以方便地模拟管道、接头以及 纤维加强构造等实际构造的力学行为。2 更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准那么等，仅橡胶材料模型就达16种。除常规的金属材料外，还可以有效地模拟复
8、合材料、土壤、塑性材料和高温蠕变材料等特殊材料 ANSYS 软件与 ABAQUS 软件 、 ADINA 软件的比照分析 1 在世界范围内的知名度：三种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。 ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉；ABAQUS软件那么致力 于复杂和深入的非线性工程问题；而ADINA软件除了求解非线性问外，其多物理场的流固耦合求解功能也是全球唯一的专利技术。 2 应用领域 ： 三种软件同为大型通用分析软件，都具有各自广泛的应用领域。 ANSYS注重应用领域的拓展和合并，目前已覆盖构造、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领
9、域；ABAQUS 那么只具备构造分析功能，功能仅局限于构造力学领域；而ADINA 软件和ANSYS 软件一样都包括构造、温度、流体及流固耦合的功能，因此其应用领域也是相当广泛。 3 性价比：三种软件同为美国的有限元分析软件，在价格方面相差不是特别大，不过由于 ABAQUS 软件仅具有构造分析的功能，因此从整体来看ABAQUS 软件是最为廉价的；不过如果需要进展流体计算或者多物理场耦合求解功能的话，那么相信 ANSYS 软件和ADINA 软件都会是更好的选择。 4 求解器功能：对于常规的构造线性问题，三种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。ABAQUS软件和
10、ADINA 软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势；而ANSYS 软件和 ADINA 软件那么在流体和多物理场耦合功能方面具有无可比拟的优势。 5 人机交互界面：ANSYS/Workbench、ABAQUS/CAE、ADINA/AUI 都是采用 CAD方式建模和可视化视窗系统，都具有良好的人机交互特性。三种软件都除了提供窗口操作外都还提供命令流输入，但是ABAQUS/CAE 并不对所有的命令流都支持 CAE界面操作。 6 建模方式： ANSYS 软件和 ADINA 软件都采用Para-solid为核心的实体建模技术，因此可以和其它Para-solid 为核心的CAD 软件实行真正无缝的双向数
11、据交换，且该两种软件自身的建模功能很强大。ABAQUS 软件的CAE模块和输入文件两种建模方式是由两家不同的公司研制的，CAE 模块功能还不是很完全，一些功能只能通过编辑 INP 输入文件来实。 7 网格划分：三种软件都提供多种网格划分器，可以进展复杂模型的自由网格划分。除常见网格划分外， ANSYS软件和ADINA软件还可以对复杂模型进展自动六面体网格划分，从而在节省技术人员工作时间的情况下又保证了网格的精度。 8 综合性能比照：ANSYS 软件的命令流操作非常方便，对于构造循环优化方面比拟有优势，但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且根本没有； ABAQUS 软件那么在显式非线
12、性方面有些特色，但隐式非线性方面比不上ADINA，且不具备流体的功能；ADINA 软件那么在构造非线性及多物理场耦合方面非常出色，是全球非线性功能 最强大的有限元软件之一，而且具有全球最好的流固耦合分析功能。 有限元分析软件的比拟及展望随着现代科学技术的开展，人们正在不断建造更为快速的交通工具，更大规模的建筑物，更大跨度的桥梁，更大功率的发电机组和更为精细的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能准确地预测出产品和工程的技术性能，需要对构造的静，动力强度以及温度场，流场，电磁场和渗流等技术参数进展分析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计
13、算核反响堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，这些问题的解析计算往往是不现实的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下开展起来的有限元分析( FEAFinite Element Analysis)方法那么为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。在工程实践中，有限元分析软件与 CAD 系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加设计功能，减少设计本钱；缩短设计和分析的循环周期；增加产品和工程的可靠性；采用优化设计，降低材料的消耗或本钱；在产品制造或工程施工前预先发
14、现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；进展机械事故分析，查找事故原因。在大力推广 CAD 技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，FEA 在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。国际上早20世纪在 50 年代末，60 年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局(NASA)在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN 有限元分析系统。该系统开展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大，功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也开展了一批规模较小但使用
15、灵活，价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的ASKA，英国的PAFEC，法国的SYSTUS，美国的ABQUS， ADINA，ANSYS，BERSAFE，BOSOR，COSMOS，ELAS，MARC和STARDYNE 等公司的产品。以下对一些常用的软件进展一些比拟分析: 1. LSTC 公司的LS-DYNA 系列软件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，后经屡次扩大和改进，计算功能更为强大。此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家著名数值模拟软件公司(如 ANSYS,MSC.software,ETA 等)的加盟,极大地加强了其的前后处理能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性构造的高速碰撞，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。即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多缺乏，特别是在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中
