有限元分析软件比较分析

有限元分析软件

有限元分析是对于结构力学分析迅速发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--飞机结构静、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 四个比较知名比较大的公司，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 进入中国比较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结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。ANSYS 是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。AB AQUS 专注结构分析目前没有流体模块。MSC 是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA 是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。

结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS

耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS

性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC

ABAQUS 软件与ANSYS 软件的对比分析：

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贡献。ABAQUS 软件则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 北京办事处的成立，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。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精确设计的瓶

颈。购买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，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。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 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

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 求解器软件紧密结合。与其他有限元软件的界面程序比，ABAQUS/CAE 具有以下的特点：l 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。l 强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。l 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，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。l 采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。6．综合性能对比．综合起来，ABAQUS 软件具有：l 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结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为l 更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型就达1 6 种。除常规的金属材料外

ANSYS 软件与ABAQUS 软件、ADINA 软件的对比分析

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 软件则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，目前已覆盖结构、温度、流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域；ABAQUS 则只具备结构分析功能，功能仅局限于结构力学领域；而ADINA 软件和ANSYS 软件一样都包括结构、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 A BAQUS 软件仅具有结构分析的功能，因此从整体来看ABAQUS 软件是最为便宜的；不过如果需要进行流体计算或者多物理场耦合求解功能的话，则相信ANSYS 软件和ADINA 软件都会是更好的选择。

4．求解器功能．对于常规的结构线性问题，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ADINA 软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势；而AN SYS 软件和ADINA 软件则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Parasolid 为核心的实体建模技术，因此可以和其它Parasolid 为核心的CAD 软件实行真正无缝的双向数据交换，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而两家不同的公司研制的。

7．网格划分．三种软件都提供多种网格划分器，可以进行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行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．综合性能对比．ANSYS 软件的命令流操作非常方便，对于结构循环优化方面比较有优势，但目前还只是局限于线性方面，非线性方面功能很差而且基本没有；ABAQUS 软件则在显式非线性方面有些特色，但隐式非线性方面比不上ADINA，且不具备流体的功能；

ADINA 软件则在结构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较及展望

随着现代科学技术的发展,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密的机械设备. 这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能, 需要对结构的静,动力强度以及温度场,流场,电磁场和渗流等技术参数进行分析计算.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;分析计算核反应堆的温度场,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发展起来的有限元分析( FEA,Finite Element Analysis)方法则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,减少设计成本;

缩短设计和分析的循环周期;

增加产品和工程的可靠性;

模拟各种试验方案,减少试验时间和经费;

进行机械事故分析,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.该系统发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发展了一批规模较小但使用灵活,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行一些比较分析:

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,后经多次扩充和改进,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.即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件,实际上仍在诸多不足,特别是在爆炸冲击方面,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

当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC 公司) 的MSC.DYTRAN 程序.该程序在是在LS-DYNA3D 的框架下, 在程序中增加荷兰PISCESINTERNATIONAL 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.在同类软件中,其高度非线性,流—固耦合方面有独特之处.

MSC.DYTRAN 的算法基本上可以概况为:MSC.DYTRAN 采用基于Lagrange 格式的有限单元方法(FEM)模拟结构的变形和应力,用基于纯Euler 格式的有限体积方法(FVM)描述材料(包括气体和液体)流动,对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析,采用基于混合的Lagrange 格式和纯Euler 格式的有限单元与有限体积技术,完成全耦合的流体-结构相互作用模拟. MSC.DYTRAN 用有限体积法跟踪物质的流动的流体功能, 有效解决了大变形和极度大变形问题,如:爆炸分析,高速侵彻.

但MSC.DYTRAN 本身是一个混合物,在继承了LS-DYNA3D 与PISCES 的优点同时,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.

3. HKS 公司的ABAQUS 软件

ABAQUS 是一套先进的通用有限元系统,也是功能最强的有限元软件之一,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统.ABAQUS 有两个主要分析模块: ABAQUS/Standard 提供了通用的分析能力,如应力和变形,热交换,质量传递等;ABAQUS/Explicit 应用对时间进行显示积分求解,为处理复杂接触问题提供了有力的工具,适合于分析短暂,瞬时的动态事件,但对爆炸与冲击过程的模拟相对不如DYTRAN 和LS-DYNA3D

4 .ADINA

ADINA 是一个古老的有限元软件, 有一些很老的版本,它们只有基本的计算功能,没有前后处理.用它算题,必须自己手工建模,现在看来这些实在是太落后了,但是,重要的一点是它有源代码.有了源码,就可以对程序进行改造,满足特殊的需求.其实国内对ADINA 的改造还是很多的,比如将等带宽存储改为变带宽存储,将元素库从整个程序中

分离出来,可以有选择的将将元素编译连接到程序中.还有的在程序中加入了自己的材料本构关系,也有在元素库中加进了新的单元等等.经过这些改进,程序的功能得到了扩展,效率得到了提高,更重要得是在一定程度上具有了自己的知识产权.

5 .ANSYS 和NASTRAN

因为和NASA 的特殊关系,msc nastran 在航空航天领域有着崇高的地位.而ANSYS 则在铁道,建筑和压力容器方面应用较多.尽管目前, ANSYS 已发展了很多版本, 其实它们核心的计算部分变化不大,只是模块越来越多.比如 5.1 没有lsdyna,和cad 软件的接口,到了 5.6 还有疲劳模块等等.其实这些模块并不是ANSYS 公司自己搞的,就是把别人的东西买来集成到自己的环境里. NASTRAN 最早是用的for windows 2.0.是nsatran v68 集成在femap5 里.

nastran 的求解器效率比ansys 高一些. 有一个算例可以说明, 20000 多个节点,

D 版的ansys56 建模,用femap7.0 转成nastran 的dat 文件,静力计算及前 5 阶的

线性频率,结果ansys56 在PIII450 上所用的时间和 D 版的nastran707 在赛杨400 上用的时间相当,内存都是128M,全部选项都是缺省的,nastran 用子空间迭代法求频率,ansys 没仔细看,计算的结果倒是没什么大的差别.其他还有一些软件例如sap, algor,cosmos 等, 只是影响比较小. 还有一点值得说明, 目前的有限元软件,求出的位移结果都很准,可应力就不太一样了,这是一个有趣的现象, 大家可以讨论. 呈现出以下一些趋势特征

A. 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,就没有二维功能.

B. 从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题数值模拟分析方法最早是从结构化

矩阵分析发展而来,逐步推广到板,壳和实体等连续体固体力学分析,实践证明这是一种非常有效的数值分析方法.近年来数值模拟方法已发展到流体力学,温度场,电传导,磁场,渗流和声场等问题的求解计算,最近又发展到求解几个交叉学科的问题.例如内爆炸时,空气冲击波使墙, 柱产生变形, 板, 而墙, 柱的变形又反过来影响到空气冲击波的传播……板.

C. 从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,如另外,从发展上来说,国际上数值模拟软件发展。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

D. 由求解线性工程问题进展到分析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. 诸如岩石, 土壤, 混凝土等,仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题,只有采用非线性数值算法才能解决.众所周知,非线性的数值计算是很复

杂的,它涉及到很多专门的数学问题和运算技巧,很难为一般工程技术人员所掌握.为此,近年来国外一些公ABAQUS 和AUTODYN 司花费了大量的人力和投资, 开发了诸如LSDYNA3D, 等专长于求解非线性问题的有限元分析软件,并广泛应用于工程实践.这些软件的共同特点是具有高效的非线性求解器以及丰富和实用的非线性材料库.

E. 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.但如果用手工方式来建立这个模型,然后再处理大量的计算结果则需用几周的时间.可以毫不夸张地说,工程师在分析计算一个工程问题时有80%以上的精力都花在数据准备和结果分析上[14].因此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.

F. 与CAD 软件的无缝集成

与通用CAD 软件的集成使用,即在用CAD 软件完成结构设计后,自动生成有限元网格并进行计算,如果分析的结果不符合设计要求则重新进行构造和计算,直到满意为止,从而极大地提高了设计水平和效率.今天,工程师可以在集成的CAD 和数值模拟软件环境中快捷地解决一个在以前无法应付的复杂工程分析问题.所以当今所有的商业化有限元系统商都开发了和著名的CAD 软件(例如AutoCAD,Pro/ENGINEER,Unigraphics,SolidEdge,SolidWorks,IDEAS 等)的接口.

G．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. 但是早期的PC 机采用16 位CPU 和DOS 操作系统,内存中的公共数据块受到限制,因此当时计算模型的规模不能超过1 万阶方程.Microsoft Windows 操作系统和32 位的Intel Pentium 处理器的推出,为PC 机用于有限元分析提供了必需的软件和硬件支撑平台. 因此当前国际上著名的有限元程序研究和发展机构都纷纷将他们的软件移值到Windows 平台上.最新高档PC 机的求解能力已和中低档的EWS 不相上下.为了将在大中型计算机和EWS 上开发的有限元程序移值到PC 机上,常常需要采用Hummingbird 公司的一个仿真软件Exceed.这样做的结果比较麻烦, 而且不能充分利用PC 机的软硬件资源.所以最近有些公司,例如ANSYS, MSC.software 等开始在Windows 平台上开发有限元程序, 大多采用了OpenGL 图形编程软件,同时还有在PC 机上的Linux 操作系统环境中开发的有限元程序包.

再谈一下国内的发展情况和前景

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.但正如上面所述,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. 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.因为流体力学问题远比固体复杂得多,而且很少有现成的软件可以借鉴,所以需要投入大量的人力和经费.这就必须有国家和大型企业集团来支持.

2. 开发具有中国特色的自动建模技术和GUI 开发建模技术和GUI 的投入比前述课题要

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.

国内不少人在这方面做了很多工作,但是由于当时PC 机上的图形支撑环境有限,所以开发的效果都不甚理想.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. OpenGL 是当今国际上公认的高性能图形和交互式视景处理标准, 应用它开发出来的三维图形软件深受专业技术人员的钟爱, 目前世界上占主导地位的计算机公司都采用了这一标准.正如前面所述,近年来国外有的FEA 程序已抛开仿真软件.

3. 与具有我国自主版权的CAD 软件集成前面已经讲过, 当今有限元方法的一个重要特点

是和CAD 软件的无缝集成. 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.

注塑成型流动模拟技术的新进展

——从中面流到双面流再到实体流从中面流到双面流再到实体流

华中科技大学李德群

注塑成型流动模拟技术旨在预测塑料熔体流经流道,浇口并填充模具型腔的过程,计算浇注系统及模具型腔的压力场,温度场,速度场,剪切应变速率场和剪切应力场的分布,并将分析结果以图表,等值线图和真实感图的方式直观地反映在计算机的屏幕上.由于采用流动模拟可优化浇口数目,浇口位置和注射成型工艺参数,预测所需的注射压力和锁模力,并发现可能出现的注射不足,烧焦, 不合理的熔接痕位置和气穴等缺陷, 流动模拟软件一经问世便得到了塑料行业和模具界的好评, 应用范围与日俱增. 二十余年的推广应用, 成千上万的成功范例, 日新月异的塑料工业又推动着注塑成型流动模拟技术不断的改进和发展, 经历了从中面流技术到双面流技术再到实体流技术这三个具有重大意义的里程碑.

图1 基于中面模型的模拟过程(a) 3 维实体/表面模型; (b)中面模型;(c)中面模型网格划分;(d)

模拟结果显示二,中面流技术中面流技术的应用始于20 世纪80 年代.其数值方法主要采用基于中面的有限元/有限差分/控制体积法.所谓中面是需要用户提取的位于模具型腔面和型芯中间的层面,其模拟过程如图 1 所示. 基于中面流技术的注塑流动模拟软件应用的时间最长,范围也最广,其典型代表如国外Moldflow 公司的MF 软件,原AC-Tech 公司(被Moldflow 公司并购) 的C-Mold 软件,国内华中科技大学国家模具技术国家重点试验室的HSCAE -F3.0 软件.实践表明,基于中面流技术的注塑成型流动软件在应用中具有很大的局限性,具体表现为:(1)用户必须构造出中面模型,采用手工操作直接由实体/表面模型构造中面模型十分困难; (2)独立开发的注塑成型流动模拟软件(如上述的MF,C-Mold 和HSCAE-F3.0 软件)造型功能较差,根据产品模型构造中面往往需要花费大量的时间;(3)由于注塑产品的千变万化,由产品模型直接生成中面模型的CAD 软件的成功率不高,覆盖面不广;(4)由于CAD 阶段使用的产品模型和CAE 阶段使用的分析模型不统一,使二次建模不可避免,CAD 与CAE 系统的集成也无法实现. 由此可见,中面模型已经成为了注塑模CAD/CAE/CAM 技术发展的瓶颈,采用实体/表面模型来取代中面模型势在必然,在20 世纪90 年代后期基于双面流技术的流动模拟软件便应运而

图2 基于双面流的模拟过程(b)表面网格划分; (c)流动前沿显示(a) 3 维实体/表面模型(STL 格式); 三,双面流技术摒弃中面模型的最直接办法是采用三维有限元方法或三维有限差分方法来代替中面流技术中的二维有限元(流动方向)与一维有限差分(厚度方向)的耦合算法.三维流动模拟一直是当今塑料注射成型领域中的研究热点,其技术难点多,经历实践考验的时间短,计算量巨大,计算时间过长与中面流技术的简明,久经考验.计算量小,即算即得形成了鲜明的反差.在三维流动模拟技术举步维艰的时刻, 一种既保留中面流全部技术特点又基于实体/表面技术模型的注塑流动模拟新方法――双面流技术悄然问世.其商品化软件的典型代表是我国华中科技大学模具技术国家重点实验室的HSCAE 3DRF5.0 , 称为三维真实感注塑成型流动分析系统以及澳大利亚MoldFlow 公司的Part advisor,称为注塑制品顾问. 所谓双面流是指将模具型腔或制品在厚度方向上分成两部分,有限元网格在型腔或制品的表面产生,而不是在中面.相应的,与基于中面的有限差分法是在中面两侧进行不同,厚度方向上的有限差分仅在表面内侧进行.在流动过程中上下两表面的塑料熔体同时并且协调的流动, 其模拟过程如图2 所示. 显然,双面流技术所应用的原理与方法与中面流没有本质上的差别,所不同的是双面流采用了一系列相关的算法,将沿中面流动的单股熔体演变为沿上下表面协调流动的双股流.

由于上下表面处的网格无法一一对应,而且网格形状,方位与大小也不可能完全对称,如何将上下对应表面的熔体流动前沿所存在的差别控制在工程上所允许的范围内是实施双面流技术的难点所在. 目前基于双面流技术的注塑流动模拟软件主要是接受三维实体/表面模型的STL 文件格式. 也由过去的数周缩短为几小时.因此,基于双面流技术的注塑流动模拟软件问世时间虽然只有短短数年,便在全世界拥有了庞大的用户群,得到了广大用户的支持和好评. 双面流技术具有明显优点的同时也存在着明显的缺点:分析数据的不完整.双面流技术在模拟过程中虽然计算了每一流动前沿沿厚度方向的物理量,但并不能详细地记录下来.由于数据的不完整,造成了流动模拟与冷却分析,应力分析,翘曲分析集成的困难.此外,熔体仅沿着上下表面流动, 在厚度方向上未作任何处理,缺乏真实感.如图3 所示,当在透明的模具型腔内作注塑流动时该缺点便暴露无遗. 图3 双面流技术应用于型腔流动时的缺陷(b)流动中期; (c)流动末期; (d)流动结束(a) 流动初期; 四,实体流技术从某种意义上讲,双面流技术只是一种从二维半数值分析(中面流)向三维数值分析(实体流)过渡的手段.要实现塑料注射制品的虚拟制造,必须依靠实体流技术. 实体流技术在实现原理上仍与中面流技术相同,所不同的是数值分析方法有较大

差别. 在中面流技术中, 由于制品的厚度远小于其他两个方向(常称流动方向)的尺寸,塑料熔体的粘度大,可将熔体的充模流动视为扩展层流,于是熔体的厚度方向速度分量被忽略,并假定熔体中的压力不沿厚度方向变化, 这样才能将三维流动问题分解为流动方向的二维问题和厚度方向的一维分析.流动方向的各待求量,如压力与温度等,用二维有限元法求解,而厚度方向的各待求量和时间变量等,用一维有限差分法求解.在求解过程中,有限元法与有限差分法交替进行,相互依赖.在实体流技术中熔体的厚度方向的速度分量不再被忽略,熔体的压力随厚度方向变化,这时只能采用立体网格,依靠三维有限差分法或三维有限元法对熔体的充模流动进行数值分析. 因此,与中面流或双面流相比,基于实体流的注塑流动模拟软件目前所存在的最大问题是计算量巨大,计算时间过长,诸如电视机外壳或洗衣机缸这样的塑料制品,用现行软件,在目前配置最好的微机上仍需要数百小时才能计算出一个方案.如此冗长的运行时间与虚拟制造的宗旨大相径庭,塑料制品的虚拟制造是将制品设计与模具设计紧密结合在一起的协同设计,追求的是高质量,低成本和短周期.如何缩短实体流技术的运行时间是当前注塑成型计算机模拟领域的研究热点和当务之急.由于高科技的迅猛发展和塑料工业的迫切需求,可以预见, 满足虚拟制造要求的三维注塑流动模拟软件会在近两年内涌现. 华中科技大学模具技术国家重点实验室在成功推出中面流软件HSCAE- F3.0 和双面流软件HSCAE-3DRF 后,正在开发全新的实体流模拟软件,由于继承和发扬了中面流和双面流的主要技术特点, 其运行时间预期可达到虚拟制造中即算即得的要求,该软件的原型开发已按预定目标完成,其商品化版本计划在2002 年10 月正式发布.

图4 基于双面流技术的应用系统HDRF Smart 5.0

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[4] H.Zhou and D.Li,A Numerical Simulation of the Filling Stage in Injection Molding Based on

Surface Model,Advances in Polymer Technology,No. 2, 2001

有限元分析软件比较分析

有限元分析软件有限元分析是对于结构力学分析迅速发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--飞机结构静、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 四个比较知名比较大的公司，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 进入中国比较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结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。结构分析能力排名：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、最后MSC ABAQUS 软件与ANSYS 软件的对比分析： 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贡献。ABAQUS软件则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北京办事处的成立，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 则集中于结构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

(完整word版)有限元分析软件的比较

有限元分析软件的比较（购买必看）－转贴随着现代科学技术的发展，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密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。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；分析计算核反应堆的温度场，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发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element A nalysis）方法则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，减少设计成本；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，降低材料的消耗或成本；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；进行机械事故分析，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。该系统发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发展了一批规模较小但使用灵活、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PA FEC、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行一些比较分析： 1. LSTC公司的LS-DYNA系列软件

各种有限元分析软件比较

各种有限元分析软件比较有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元分析具有确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等作用，越来越被应用，越来越的有限元分析也不断被开发出来，当我们在做有限元分析时，我们该选择什么样的软件？或者我们该学习什么软件？成了大多数人困惑的问题。看板网根据自己超过十年的有限元分析项目经验和培训经验，对各种有限元分析软件进行了一些比较，希望大家在选择时能够大家做参考。有限元分析常用软件国外软件大型通用有限元商业软件：如ANSYS可以分析多学科的问题，例如：机械、电磁、热力学等；电机有限元分析软件NASTRAN等。还有三维结构设计方面的UG,CATIA,Proe等都是比较强大的。国内软件国产有限元软件：FEPG,SciFEA,JiFEX,KMAS等。当然首先要明确你要用这个软件进行什么分析，一般会用到有限元分析的地方有：1.模流分析；2.结构强度分析；3.电磁场分析；4.谐响应分析（比如查找共振频率）；5. 铸造分析。等等 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 workbench是一个综合性的有限元分析软件，几乎囊括了所有有限元分析领域，传统的优势领域有强度分析、谐响应分析和电磁分析。workbench是ansys

各大CAE软件特点比较

有限元分析软件比较有限元分析是对于结构力学分析迅速发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--飞机结构静、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四个比较知名比较大的公司，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进入中国比较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结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS 专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA 是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析 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贡献。ABAQUS软件则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北京办事处的成立，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则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次

有限元分析及应用大作业

有限元分析及应用大作业作业要求： 1）个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成，并将计算结果上交；也可根据自己科研工作给出计算实例。 2）以小组为单位完成有限元分析计算； 3）以小组为单位编写计算分析报告； 4）计算分析报告应包括以下部分： A、问题描述及数学建模； B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界条件处理、求解控制） C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分析评判） D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等）题一：图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较： 1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；（注意ANSYS中用四边形单元退化为三节点三角形单元） 2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算； 3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。解：1.建模：由于大坝长度>>横截面尺寸，且横截面沿长度方向保持不变，因此可将大坝看作无限长的实体模型，满足平面应变问题的几何条件；对截面进行受力分析，作

用于大坝上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布，两端面不受力，满足平面应变问题的载荷条件。因此该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况P=98000-9800*Y；建立几何模型，进行求解；假设大坝的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3； 2：有限元建模过程： 2.1 进入ANSYS : 程序→ANSYS APDL 15.0 2.2设置计算类型: ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 2.3选择单元类型: ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 182(三节点常应变单元选择Solid Quad 4node 182，六节点三角形单元选择Solid Quad 8node 183)→OK (back to Element Types window) →Option →select K3: Plane Strain →OK→Close (the Element Type window) 2.4定义材料参数： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 →OK 2.5生成几何模型：生成特征点： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints→In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) →OK 生成坝体截面： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →Through KPS →依次连接四个特征点，1(0,0),2(6,0),3(0,10) →OK 2.6 网格划分： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →依次拾取两条直角边:OK→input NDIV: 15 →Apply→依次拾取斜边:OK →input NDIV: 20 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh:Areas, Shape: tri, Mapped →Mesh →Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window) 2.7 模型施加约束：给底边施加x和y方向的约束： ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On lines →pick the lines →OK →select Lab2:UX, UY →OK 给竖直边施加y方向的分布载荷： ANSYS 命令菜单栏: Parameters →Functions →Define/Edit →1) 在下方的下拉列表框内选择x ,作为设置的变量；2) 在Result窗口中出现{X},写入所施加的载荷函数： 98000-9800*{Y}；3) File>Save(文件扩展名：func) →返回：Parameters →Functions →Read from file：将需要的.func文件打开，参数名取meng，它表示随之将施加的载荷→OK →ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Lines →拾取竖直边；OK →在下拉列表框中，选择：Existing table →OK →选择需要的载荷为meng参数名→OK 2.8 分析计算： ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load

(完整)各种有限元分析软件比较

(完整)各种有限元分析软件比较编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)各种有限元分析软件比较）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)各种有限元分析软件比较的全部内容。

各种有限元分析软件比较有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统. 有限元分析具有确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等作用，越来越被应用,越来越的有限元分析也不断被开发出来，当我们在做有限元分析时,我们该选择什么样的软件？或者我们该学习什么软件?成了大多数人困惑的问题。看板网根据自己超过十年的有限元分析项目经验和培训经验，对各种有限元分析软件进行了一些比较，希望大家在选择时能够大家做参考。有限元分析常用软件国外软件大型通用有限元商业软件：如ANSYS可以分析多学科的问题，例如：机械、电磁、热力学等；电机有限元分析软件NASTRAN等。还有三维结构设计方面的UG,CATIA，Proe等都是比较强大的。国内软件国产有限元软件：FEPG,SciFEA,JiFEX，KMAS等。当然首先要明确你要用这个软件进行什么分析，一般会用到有限元分析的地方有：1。模流分析；2.结构强度分析;3。电磁场分析；4。谐响应分析（比如查找共振频率）；5。铸造分析。等等 ANSYS是商业化比较早的一个软件,目前公司收购了很多其他软件在旗下.ABAQUS 专注结构分析目前没有流体模块.MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。

有限元软件介绍和比较

有限元软件介绍和比较一、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，除了几本手册，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。

有限元分析软件及应用

3.5 ANSYS软件加载、求解、后处理技术 3.5.1 ANSYS 3.5.1 ANSYS 荷载概述荷载概述在这一节中将讨论: 有限元分析软件及应用 8 有限元分析软件及应用 8 A. 载荷分类 3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术 3.5 ANSYS 软件加载、求解、后处理技术 B. 加载 C. 节点坐标系 D. 校验载荷孙瑛孙瑛 E. 删除载荷哈哈尔尔滨滨工工业业大学空大学空间结间结构研构研究中心究中心 2010秋 2010秋 SSRC SSRC 1/ 76 S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A

理技术 A. 载荷分类 B. 加载 A. 载荷分类 B. 加载 ANSYS中的载荷可分为: 可在实体模型或 FEA 模型节点和单元上加载自由度DOF - 定义节点的自由度( DOF )值结构分析_ 沿单元边界均布的压力沿线均布的压力位移集中载荷 - 点载荷结构分析_力面载荷 - 作用在表面的分布载荷结构分析_压力在关键点处在节点处约约束体积载荷 - 作用在体积或场域内热分析_ 体积膨胀、内生束成热、电磁分析_ magnetic current density等实体模型 FEA 模型惯性载荷 - 结构质量或惯性引起的载荷重力、角速度等在关键点加集中力在节点加集中力 SSR SSRC C SSR SSRC C 2/ 76 3/ 76 S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A S Space pace S Stru truc ctu ture re R Res esear earc ch h C Center enter, H , HI IT, T, CH CHIN INA A

有限元分析软件ANSYS命令流中文说明4 4

有限元分析软件ANSYS命令流中文说明4 4 有限元分析软件ANSYS命令流中文说明4/42010-05-23 21：151设置分析类型 ANTYPE，Antype,status,ldstep,action 其中antype表示分析类型 STATIC：静态分析 MODAL：模态分析 TRANS：瞬态分析 SPECTR：谱分析 2 KBC，KEY 制定载荷为阶跃载荷还是递增载荷 EKY=0递增方式 KEY=1阶跃方式 3 SOLVE开始一个求解运算 4 LSSOLVE读入并求解多个载荷步 5 TIME，time设置求解时间有时在分析中需要进入后处理，然后在保持进入后处理之前的状态的情况下接着算下去，可以使用以下的方法： PARSAV,ALL,PAR,TXT

！PARSAV命令是储存ANSYS的参数，ALL代表所有参数，PAR是文件名，TXT是扩展名 /SOLU ANTYPE,REST,CruStep-1,,CONTINUE ！ANTYPE是定义分析类型的命令，REST代表重启动，CruStep代表本载荷步的编号 PARRES,NEW,PAR,TXT ！PARRES是恢复参数的命令，NEW表示参数是以刷新状态恢复，PAR和TXT 代表了储存了参数的文件名和扩展名如果有单元生死的问题，可以这样处理： ALLSEL,ALL *GET,E_SUM_MAX,ELEM,NUM,MAX！得到单元的最大编号，即单元的总数 ESEL,S,LIVE！选中"生"的单元 *GET,E_SUM_AL,ELEM,COUNT *DIM,E_POT_AL,E_SUM_MAX！单元选择的指示 *DIM,E_NUM_AL,E_SUM_AL！单元编号的数组 J=0 ！读出所选单元号 *DO,I,1,E_SUM_MAX *VGET,E_POT_AL(I),ELEM,I,ESEL ！对所有单元做循环，被选中的单元标志为"1" *IF,E_POT_AL(I),EQ,1,THEN J=J+1 E_NUM_AL(J)=I

基于ANSYS的有限元分析

有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。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。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。 2D Bracket 问题描述: We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element. 1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm 2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa. 3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge. 4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. The load is 2625 N/m. 5.Objective: a.Plot deformed shape b.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these) c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see how d.principal stress and von Mises stress chang e.

主流CAE有限元分析软件的比较

随着现代科学技术的发展，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密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。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；分析计算核反应堆的温度场，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发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则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，减少设计成本；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，降低材料的消耗或成本；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；进行机械事故分析，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。该系统发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发展了一批规模较小但使用灵活、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行一些比较分析： 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，后经多次扩充和改进，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。即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，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。虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选择和使用。2. MSC.software公司的DYTRAN软件当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC公司) 的MSC.DYTR AN程序。该程序在是在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。在同类软件中，其高度非线性、流—固耦合方面有独特之处。MSC.DYTR AN的算法基本上可以概况为：MSC.DYTRAN采用基于Lagrange格式的有限单元方法（FEM）模拟结构的变形和应力，用基于纯Euler格式的有限体积方法（FVM）描述材料（包括气体和液体）流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析，采用基于混合的Lagrange格式和纯Euler 格式的有限单元与有限体积技术，完成全耦合的流体-结构相互作用模拟。MSC.DYTRAN用有限体积法跟踪

有限元分析软件ANSYS简介

有限元分析软件ANSYS简介 1、ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型;此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。“上海二十一世纪中心大厦”整体分析曾经由日本某公司采用美国ETABS软件计算，利用他们已经建好的模型，读入ANSYS并运行之，可得到计算结果，从而节省较多的工作量。 2、ANSYS功能 (1)结构分析静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如: 大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变 (也叫作响应谱或 PSD).谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析用于模拟非常大的变形，惯性力占支配地位，并考虑所有的非线性行为.它的显式方程求解冲击、碰撞、快速成型等问题，是目前求解这类问题最有效的方法. (2)ANSYS热分析热分析之后往往进行结构分析,计算由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力. ANSYS功能:相变 (熔化及凝固), 内热源 (例如电阻发热等)三种热传递方式 (热传导、热对流、热辐射) (3)ANSYS电磁分析磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等.静磁场分析 - 计算直流电(DC)

(完整版)国内外主要有限元分析软件比较

有限元分析是对于结构力学分析迅速发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--飞机结构静、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四个比较知名比较大的公司。常见软件有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司，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进入中国比较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结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。软件对比 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析 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贡献。ABAQUS软件则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北京办事处的成立，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

有限元分析技术的应用

计算机辅助分析题目：有限元分析技术的应用学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：年月日

有限元分析技术的应用摘要有限元单元法，简称有限元法，是伴随着电子计算机技术的进步而发展起来的一种新兴数值分析方法，是力学、应用数学与现代计算技术相结合的产物。有限元法是一种高效能、常用的计算方法。本文主要讲述了有限元的特点、作用、基本思想、分析步骤，以及有限元的应用，除此之外，也对有限元的应用软件进和有限元的发展趋势行了简单介绍。关键词：有限元法，基本思想，应用软件，发展趋势 The application of finite element analysis technology Summary The finite element method, finite element method, is accompanied by advances in computer technology and the development of a new numerical analysis method, is a product of mechanics, applied mathematics and modern technology combine. The finite element method is an efficient computing method, commonly used. This paper mainly describes the characteristics, finite element function, basic thought, analysis steps, and the application of finite element method, in addition, also do a simple introduction on the application software of finite element and finite element development trend. Keywords: finite element method, the basic idea, application, development trend

有限元分析软件优势对比

几款常用有限元软件的比较 (2013-03-08 16:12:16) 转载▼ 分类：CAE 标签： ansys 经常有朋友问到常用几款有限元软件的优劣问题，笔者也很关注，也用过一些常用软件，下面首先转发网上一些朋友对于常用有限元软件的评价，最后表明自己的观点。下面是网上一些朋友的评价。 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 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： 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。 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。 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。 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,

有限元软件比较

有限元分析软件的比较随着现代科学技术的发展，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密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。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；分析计算核反应堆的温度场，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发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法则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，减少设计成本；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，降低材料的消耗或成本；在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；进行机械事故分析，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。该系统发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发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低