搜索幾款常用有限元軟件的對比及使用體會
2016-11-13 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
經常有朋友問到常用幾款有限元軟件的優劣問題,筆者也很關注,也用過一些常用軟件,下面首先轉發網上一些朋友對于常用有限元軟件的評價,最后表明自己的觀點。
下面是網上一些朋友的評價。
目前流行的CAE分析軟件主要有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。以下為對這些常用的軟件進行的比較和評價:
LSDYNA長于沖擊、接觸等非線性動力分析。LS-DYNA是一個通用顯式非線性動力分析有限元程序,最初是1976年在美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室由J.O.Hallquist主持開發完成的,主要目的是為核武器的彈頭設計提供分析工具,后經多次擴充和改進,計算功能更為強大。雖然該軟件聲稱可以求解各種三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成型等接觸非線性、沖擊載荷非線性和材料非線性問題,但實際上它在爆炸沖擊方面,功能相對較弱,其歐拉混合單元中目前最多只能容許三種物質,邊界處理很粗糙,在拉格朗日——歐拉結合方面不如DYTRAN靈活。
在同類軟件中,DYTRAN在高度非線性、流固耦合方面有獨特之處。MSC.DYTRAN程序是在LS-DYNA3D的框架下,在程序中增加荷蘭PISCES;INTERNATIONAL公司開發的PICSES的高級流體動力學和流體結構相互作用功能,還在PISCES的歐拉模式算法基礎上,開發了物質流動算法和流固耦合算法發展而來的。但是,由于MSC.DYTRAN是一個混合物,在繼承了LS-DYNA3D與PISCES優點的同時,也繼承了其不足。首先,材料模型不豐富,對于巖土類處理尤其差,雖然提供了用戶材料模型接口,但由于程序本身的缺陷,難于將反映材料特性的模型加上去;其次,沒有二維計算功能,軸對稱問題也只能按三維問題處理,使計算量大幅度增加;在處理沖擊問題的接觸算法上遠不如當前版的LS-DYNA3D全面。
ABAQUS是一套先進的通用有限元系統,屬于高端CAE軟件。它長于非線性有限元分析,可以分析復雜的固體力學和結構力學系統,特別是能夠駕馭非常龐大的復雜問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析,同時還可以做系統級的分析和研究,其系統級分析的特點相對于其他分析軟件來說是獨一無二的。需要指出的是,ABAQUS對爆炸與沖擊過程的模擬相對不如DYTRAN和LS-DYNA3D。
ADINA是近年來發展最快的有限元軟件,它獨創有許多特殊解法, 如勁度穩定法(Stiffness Stabilization),自動步進法(Automatic Time Stepping),外力-變位同步控制法(Load-Displacement Control)以及BFGS梯度矩陣更新法,使得復雜的非線性問題(如接觸,塑性及破壞等), 具有快速且幾乎絕對收斂的特性, 且程式具有穩定的自動參數計算,用戶無需頭痛于調整各項參數。另外值得一提的就是它有源代碼,我們可以對程序進行改造,滿足特殊的需求。
NASTRAN是大型通用結構有限元分析軟件,也是全球CAE工業標準的原代碼程序。NASTRAN系統長于線性有限元分析和動力計算,因為和NASA(美國國家宇航局)的特殊關系,它在航空航天領域有著崇高的地位。NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。
ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件,發展了很多版本,但是它們核心的計算部分變化不大,只是模塊越來越多,這些模塊并不是ANSYS公司自己搞的,而是把別人的東西買來集成到自己的環境里。ANSYS系統擅長于多物理場和非線性問題的有限元分析,在鐵道,建筑和壓力容器方面應用較多。
ALGOR屬于中高檔CAE分析軟件,在汽車,電子, 航空航天,醫學,日用品生產,軍事,電力系統,石油,大型建筑以及微電子機械系統等諸多領域中均有廣泛應用。它最大的特點是易學易用,界面友好,操作簡單,這可以極大提高軟件應用者在工程實際中的效率。
Cosmos相對影響比較小,但Cosmos的最大特點是運算速度快,這是其他軟件所不能比擬的。Cosmos的研發者將保證收斂的迭代法--又稱做快速有限元法導入COSMOS的產品之中,使新的有限元分析軟件對磁盤空間上的要求大幅降低,占用計算機系統的內存也大大減少,因此分析速度大幅加快,超越傳統甚多。
1如果要學CAE軟件,俺認為應首選msc/patran+nastran。
2ansys據俺的體會,唯一的強項就是多場耦合。不過,ansys的apdl語言比較高級,是其最大優勢。
2abaqus的強項是其分析功能很全面,特別是非線性部分,基本上都包含了。abaqus最大的缺點是上手慢,其教程太差,除了幾本手冊,基本上等于沒有教程。如果愣要用非線性分析,而nastran/ansys都沒用,也只能用abaqus了。abaqus解決巖土、混凝土等的非線性問題比marc要好,光本構就一大堆,而且例子也多,而ansys巖土能力為零。
4汽車領域90%以上的LICENSE是hypermesh+nastran。HYPERMESH是萬金油,在汽車領域的另外常用搭配是 HYPERMESH+ABAQUS也占相當比重。
8鄙人是先用MARC/Mentat,后用ABAQUS/Patran。在做學術問題的時候,更傾向于使用ABAQUS求解。對于習慣于使用數據輸入文件的人來說,在模型比較簡單情況下,ABAQUS有一定的優勢。因為MARC的輸入文件要比ABAQUS難讀懂,工況的變化也不如ABAQUS靈活。但是,MARC 的求解器速度非常地快,類似的問題要比ABAQUS快幾倍。Mentat的網格劃分功能也十分地強。其功能絕對不比Partran差。
7Patran的通用性遠比MARC強。它可以產生Nastran,ABAQUS,MARC等所需的文件,也可以讀取它們的結果文件。有的時候我就是先采用 Mentat生成網格(尤其是不規則邊界的模型),然后再用Patran將網格數據轉化成ABAQUS的輸入文件。在大多數情況下,其速度要比單獨用 Patran快而且網格的質量也較好。
對于上述軟件,筆者大部分都用過,不過用得最多的還是ANSYS,所以還是把這些軟件與ANSYS比較來談。
LS-DYNA,是公認的計算沖擊,碰撞問題的很牛的軟件。ANSYS也的確購買了它的求解器進行沖擊,碰撞問題的計算。不過,在ANSYS WORKBENCH中的AUTODYN軟件計算沖擊,碰撞的功能與LS-DNYA相似,也非常好。該軟件不僅具有FEM求解器,也具有有限體積求解器用于計算流體,以及無網格方法進行爆炸的仿真,做得非常好,并不比LS-DYNA差。
ABAQUS,非線性計算的行家。筆者使用ABAQUS,印象最深的是它對于多載荷步的計算和規劃,以及它的軟件設計思想,非常嚴密而且直觀。而筆者在用ANSYS進行結構非線性計算的時候,則總要進行很多參數的設置,也比較容易不收斂。我想,如果做非線性結構分析,ABAQUS的確無可替代。
NASTRAN,結構分析做得很好,用起來感覺不出與ANSYS有多大的差別。在中國也占領了相當大的用戶市場,筆者用它做分析,沒有很特別的感覺。
COSMOS,多物理場分析專家。計算速度飛快,設置耦合條件也很好,操作也很方便。有時候感覺是太方便了,都有點不習慣。不過筆者也只是在七,八年以前用過,并沒有用得很深入。
HYPERMESH,前處理專家。在網格劃分方面,恐怕沒有哪個軟件可與之匹敵。其對網格的精密而底層的控制,令人嘆為觀止。所以,設若要做幾何清理,劃分網格,HYPERMESH的確是首選。
MARC,據說是做非線性很牛的軟件。只是操作界面實在不敢恭維,用起來很費勁,以至于筆者都很難去感受它的優點。
ANSYS,是筆者用得最多的軟件。當初筆者之所以用ANSYS,是因為做博士論文要用多物理場耦合,而ANSYS做多物理場耦合的確非常好。在近些年,ANSYS相繼收購了一堆很牛的軟件,現在對于流體分析,電磁分析,以及瞬態動力學分析已經很強大。至于熱分析則很一般,對于巖土結構的靜力學計算也不過爾爾。
我想,很難評價哪個軟件好,哪個軟件不好。就一般使用而言,NASTRAN,ABAQUS,ANSYS感覺都差不多,界面都很友好,操作都很方便。如果說最明顯的感覺,就是ANSYS做得很全面,流體分析,電磁分析,多物理場分析超級強大,而非線性分析弱一些;ABAQUS非線性分析最厲害;而NASTRAN則很正規,用戶多,但是沒有很特別的感覺。蘿卜白菜,各有所愛,只是看我們接觸哪個最早,使用最多一些。正因為如此,所以有限元軟件領域才沒有只被哪個軟件所壟斷,呈現出百家爭鳴的局面,這就很好。也正如世界上有十幾億小孩,到底哪個孩子好呢?我想,我們都會認為,自己的孩子最好。
相關標簽搜索：幾款常用有限元軟件的對比及使用體會 HyperWorks有限元分析培訓 HyperMesh網格劃分培訓 hyperMesh視頻教程 HyperWorks學習教程 HyperWorks培訓教程 HyperWorks資料下載 HyperMesh代做 HyperMesh基礎知識 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓 Abaqus培訓
