有限元分析软件比较分析教学文案
《2024年ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》范文
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，热分析作为工程领域的一个重要部分，ANSYS软件在其中发挥了重要作用。
本文将详细探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用，包括其基本原理、应用领域、优势及挑战等方面。
二、ANSYS有限元分析软件基本原理ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于结构、流体、电磁场和热分析等领域。
在热分析中，ANSYS利用有限元法将复杂的连续体离散化，将求解域划分为一系列的单元体，然后通过对每个单元进行分析，从而得出整个结构的热行为特性。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 稳态热分析稳态热分析主要用于研究物体在恒定温度场下的热行为。
通过ANSYS软件，可以建立物体的三维模型，设置材料属性、边界条件等参数，然后进行稳态热分析。
分析结果可以用于产品设计、优化和性能评估等方面。
2. 瞬态热分析瞬态热分析主要用于研究物体在温度场随时间变化情况下的热行为。
例如，在汽车发动机、电子设备等领域的热管理中，需要了解设备在运行过程中的温度变化情况。
通过ANSYS软件进行瞬态热分析，可以得出设备在不同时间点的温度分布情况，为产品设计、优化和故障诊断提供依据。
四、ANSYS在热分析中的优势1. 高精度：ANSYS软件采用先进的有限元法，可以将求解域划分为足够小的单元体，从而得出较为精确的解。
2. 多物理场耦合分析：ANSYS可以用于多物理场耦合分析，包括热-结构耦合、热-流体耦合等，能够更全面地反映实际工程问题的复杂性。
3. 丰富的材料库：ANSYS拥有丰富的材料库，可以用于模拟各种材料的热性能。
4. 强大的后处理功能：ANSYS具有强大的后处理功能，可以方便地查看和分析计算结果，为工程设计提供有力支持。
五、挑战与展望尽管ANSYS在热分析中具有诸多优势，但仍面临一些挑战。
例如，在处理大规模复杂问题时，计算资源的消耗较大；对于某些特殊材料和复杂结构的建模和分析难度较高；此外，ANSYS软件的学系成本较高，需要专业知识和技能。
ansys有限元分析实用教程2篇
ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。
在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。
本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。
一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。
在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。
为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。
2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。
3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。
4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。
二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。
在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。
在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。
2.确保材料参数和加载条件设置正确。
3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。
三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。
在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。
在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。
2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。
3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。
四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。
在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。
有限元分析ANSYS理论与应用第三版教学设计
有限元分析ANSYS理论与应用第三版教学设计概述ANSYS是目前工程领域流行的有限元分析软件之一，因其功能强大、使用方便和精度高等优点而受到各个领域工程师的喜爱。
本教学设计围绕ANSYS软件的使用和原理展开，旨在为学生提供有限元分析基本知识和实践技能，为他们未来的工作和研究打下坚实的基础。
教学目标•理解有限元分析的基本原理和流程；•掌握ANSYS软件操作的基本技能；•能够使用ANSYS软件完成基本的有限元分析任务；•能够根据分析结果分析和解决实际工程问题。
教学内容第一章前言•介绍有限元分析的基本概念；•介绍ANSYS软件的基本功能和特点。
第二章有限元建模•介绍有限元模型的建立流程；•介绍ANSYS软件中有限元模型的建立方法和技巧；•分析常见问题的建模方法。
第三章有限元分析•介绍有限元分析的基本原理和数学模型；•介绍ANSYS软件中有限元分析的基本流程；•介绍ANSYS软件中材料力学特性设定和应力分析的方法。
第四章有限元结果分析和可视化•介绍有限元分析结果的可视化方法；•介绍ANSYS软件中有限元分析结果的可视化方法和数据处理方法；•分析ANSYS软件中常见结果的图像和数据。
第五章 ANSYS实例分析•基于ANSYS软件的理论和方法；•对ANSYS分析结果进行评估；•分析ANSYS分析过程中的问题并进行解答。
教学方法本教学设计采用课堂讲授、案例分析和综合实验相结合的方式进行教学。
具体方法包括：•讲授ANSYS软件的基本操作方法和理论知识；•使用实例并结合案例分析，介绍如何进行有限元分析；•使用实际工程案例对学生进行实践操作（小组为单位）；•使用成果演示形式进行结果展示和评估。
教学评估•写作阶段，学生需要提交有关ANSYS软件的分析报告；•实践阶段，小组需要完成一个关于ANSYS分析的实例； - 最后学生需要总结其学习心得，理解并且较完整的描述化学分析的基本原理；评分方式：作业20%、实践实验报告30%、论文50%。
有限元分析实例范文
有限元分析实例范文假设我们正在设计一个桥梁结构，希望通过有限元分析来评估其受力情况和设计是否合理。
首先，我们需要将桥梁结构进行离散化，将其分为许多小的有限元单元。
每个有限元单元具有一定的材料性质和几何形状。
接下来，我们需要确定边界条件和加载条件。
例如，我们可以在桥梁两端设置固定边界条件，然后通过加载条件模拟车辆的载荷。
边界条件和加载条件的选择需要根据实际情况和设计要求来确定。
然后，我们需要选择适当的有限元模型和材料模型。
有限元模型选择的好坏将直接影响分析结果的准确性。
材料模型需要根据材料的弹性和塑性性质来选择合适的模型。
接下来，我们可以使用有限元软件将桥梁结构的离散化模型输入计算。
有限元软件将自动求解结构的受力平衡方程，并得出结构的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以评估桥梁结构的强度、刚度和稳定性等性能。
最后，根据有限元分析结果进行设计优化。
如果发现一些部分的应力过大，我们可以对设计进行调整，例如增加材料厚度或增加结构的增强筋。
通过不断优化设计，我们可以得到一个满足强度和刚度要求的桥梁结构。
需要注意的是，有限元分析只是工程设计中的一个工具，分析结果需要结合实际情况和工程经验来进行判断。
有限元分析的准确性也取决于离散化的精度、边界条件和材料模型等的选择。
总之，有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以用于评估结构的受力情况和设计是否合理。
通过有限元分析，我们可以优化结构的设计，提高结构的性能和安全性。
希望以上例子对你对有限元分析有所了解。
ProE有限元分析浅析
1. Pro/MECHANICA 简介Pro/MECHANICA 是美国PTC开发的有限元软件。
该软件可以实现和Pro/ENGINEER的完全无缝集成。
绝大部分有限元分析软件的几何建模功能比较弱，这些有限元软件通常通过IGES格式或者STEP格式进行数据交换，而这样做最大的弊端在于容易造成数据的丢失，因此常常需要花费大量的时间与精力进行几何模型的修补工作。
使用Pro/MECHANICA恰好可以克服这一点，该软件可以直接利用Pro/ENGINEER的几何模型进行有限元分析。
Pro/MECHANICA是基于P方法进行工作的。
它采用适应性P-method技术，在不改变单元网格划分的情况下，靠增加单元内的插值多项式的阶数来达到设定的收敛精度。
理论上，插值多项式的阶数可以很高，但在实际工作中，往往将多项式的最高阶数限制在9以内。
如果插值多项式的阶数超过9仍然没有收敛，这时可以增加网格的密度，降低多项式的阶数，加快计算速度。
利用P方法进行分析，降低了对网格划分质量的要求和限制，系统可以自动收敛求解。
P-method能够比较精确地拟合几何形状，能够消除表面上的微小凹面。
这种单元的应力变形方程为多项式方程，最高阶次能够达到九阶。
这意味着这种单元可以非常精确地拟合大应力梯度。
Pro/MECHANICA中四面体单元的计算结果比其他传统有限元程序中四面体的计算结果要好得多。
首先单元以较低的阶次进行初步计算，然后在应力梯度比较大的地方和计算精度要求比较高的地方自动地提高单元应力方程的阶次，从而保证计算的精确度和效率。
2. Pro/MECHANICA 工作模式：1) FEM模式：FEM模式没有求解器，只能完成对模型的网格划分、边界约束、载荷、理性化等前处理工作、然后借助第三方软件完成计算分析。
2) 集成模式：用户可以在Pro/ENGINEER中建立几何模型，然后进入Pro/MECHANICA模块中，定义载荷及边界条件，进行分析研究。
有限元方法及软件应用
有限元方法及软件应用有限元方法是一种在工程领域广泛应用的数值计算方法，用于求解结构力学、固体力学、流体力学等问题。
它将复杂连续介质问题离散为离散的有限个简单子问题，通过对这些子问题的求解，得到整体问题的近似解。
有限元方法的核心思想是将求解区域划分为有限个小的区域，称为有限元。
每个有限元都是由节点和单元组成的，节点是有限元的顶点，单元是有限元的边或面。
在有限元分析中，首先需要选择合适的有限元模型，然后建立有限元模型的数学模型，进而对其进行计算求解。
1.离散化：将求解区域划分为有限个小的有限元。
2.建立数学模型：利用数学方程建立有限元模型的数学模型。
3.求解：使用数值方法求解有限元模型的数学模型，得到近似解。
4.后处理：对求解结果进行分析和处理，评估模型的准确性。
在结构工程中，有限元方法可以用于分析和设计各种结构的强度、刚度和稳定性。
例如，在建筑设计中，可以通过有限元方法来评估建筑物的受力情况，提高结构的安全性和可靠性。
在机械工程中，有限元方法可以用于分析机械零件的变形和应力分布，优化结构设计，提高机械设备的可靠性和性能。
同时，有限元方法还可以应用于流体力学领域，如分析流体的流动和传热问题，优化流体系统的设计，提高流体设备的效率。
有限元方法的应用还离不开与之相配套的计算软件。
目前市场上存在着多种用于有限元分析的软件，如ANSYS、ABAQUS、Nastran、LS-DYNA等。
这些软件不仅提供了建立、求解和后处理有限元模型的功能，还提供了多种不同的分析类型和求解算法，以满足不同工程问题的需求。
利用这些软件，工程师可以方便地进行参数化设计、灵敏度分析、可靠性分析等工作，加快产品开发和优化的速度。
然而，有限元方法并非完全没有缺点。
首先，有限元方法需要对求解区域进行离散化，划分合适的有限元，这涉及到网格生成和边界条件的处理，对于复杂几何形状的问题可能会比较困难。
其次，由于有限元方法是一种近似解法，所以求解结果可能存在误差，需要通过适当的网格剖分和模型验证来提高结果的准确性。
机械有限元分析范文
机械有限元分析范文机械有限元分析（Mechanical Finite Element Analysis，简称FEA）是一种利用计算机模拟装配体或产品在受力作用下的力学行为的方法。
它通过将装配体或产品分解为较小的有限元单元，并根据物理模型、材料特性和边界条件等参数对每个单元进行数值计算，最终得出装配体或产品的应力、变形、振动等力学性能指标。
FEA在机械工程领域广泛应用，可以用于设计优化、结构分析、材料研究等方面。
前处理是指将设计的装配体或产品进行几何建模，并确定边界条件（如约束、载荷和材料特性）等。
在这一步骤中，可以使用计算机辅助设计（CAD）软件进行三维建模，并将模型导入有限元分析软件中。
通过对装配体或产品进行适当的网格划分，将其分解为有限元单元，为求解过程做好准备。
求解是指根据物理方程、材料本构关系和边界条件等，采用数值方法对有限元单元进行计算。
在这一步骤中，可以使用有限元分析软件对每个单元进行弹性或非线性分析，并确定装配体或产品在受力作用下的应力、变形、振动等性能。
求解过程中，可以利用数值方法（如迭代法、增量法）对线性或非线性方程进行求解，得出装配体或产品在不同工况下的响应。
后处理是指对求解结果进行分析和评估，并从中提取所需的重要工程参数。
在这一步骤中，可以使用有限元分析软件对装配体或产品的应力分布、变形状态等进行可视化显示。
通过分析这些结果，可以对设计进行评估和修改，并对装配体或产品的结构安全性、性能可靠性等进行预测和分析。
机械有限元分析的优点在于可以对装配体或产品进行全面、详细的力学分析，不仅可以预测其应力、变形等性能，还可以了解其疲劳寿命、振动特性等。
与传统的实验方法相比，FEA具有时间、成本和资源方面的优势。
同时，FEA还具有较高的精度和可靠性，可以提供定量的工程数据和结果。
然而，机械有限元分析也存在一些局限性。
首先，其准确性和可靠性受到模型和参数设置的影响，需要在几何建模、网格划分和材料特性等方面进行合理的假设和估计。
各种有限元软件分析比较
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选择优化变量的一些说明•来自选择设计变量 使用尽量少的设计变量。选用太多的设计变量会使得收敛 于局部最小值的可能性增加，在问题是高度非线性时甚至 会引起不收敛。显而易见，越多的设计变量需要越多的迭 代次数，从而需要更多的机时。 给设计变量定义一个合理的范围。范围过大可能不能表示 好的设计空间，而范围过小可能排除了好的设计。
序软件体系。
OpenSees程序自1999年正式推出以来，已广泛用于太平洋地震 工程研究中心和美国其它一些大学和科研机构的科研项目中，较 好的模拟了包括钢筋混凝土结构、桥梁、岩土工程在内众多的实
际工程和振动台试验项目，证明其具有较好的非线性数值模拟精度。
主要特点
主要表现在以下几个方面：
拥有丰富的材料、单元库及分析手段，可用于非线性结 构和岩土工程的分析； 便于改进，易于协同开发，保持国际同步； 基于脚本语言可以创建非常灵活的输入文件； 非黑箱操作，适用于科学研究；
有限元软件的发展趋势
• 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。 • 求解高非线性问题。 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。
有限元分析方法范文
有限元分析方法范文有限元分析（finite element analysis，FEA）是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。
它可用于模拟和预测物理系统中的结构和行为，并在设计和优化过程中提供指导。
在本文中，我们将详细介绍有限元分析的基本原理、步骤和应用。
有限元分析的基本原理是将真实的结构或物理系统离散为有限数量的较小单元，称为有限元。
这些有限元由一组连续性方程和材料属性定义。
然后，通过求解这些有限元之间的相互作用，可以得出整体系统的行为。
这种离散成小单元的方法允许对大型和复杂系统进行数值模拟，并提供对系统行为的准确预测。
1.建立几何模型：根据实际结构或物理系统的特征，使用计算机辅助设计软件（CAD）绘制几何模型。
这个模型可以是二维平面模型或三维立体模型。
2.网格划分：将几何模型离散成许多小单元，形成网格。
这些小单元通常是三角形或四边形，对应于二维平面模型；或者是四面体或六面体，对应于三维立体模型。
网格的密度和形状对分析结果的准确性和计算效率有重要影响。
3.定义边界条件：在模型上定义边界条件，包括约束边界和加载边界。
约束边界指定了结构的固定点或固定方向，而加载边界指定了模型上施加的外部力或重力。
4.定义材料属性：为每个有限元指定材料的性质，如弹性模量、密度、屈服强度等。
这些材料属性对于模拟系统的行为和响应至关重要。
5.建立有限元模型：根据几何模型、网格和边界条件，建立有限元模型。
这包括定义有限元的类型、节点位置和连接关系。
6.设置求解器：选择适当的求解器以求解有限元模型。
求解器根据有限元模型的离散特性和边界条件计算出系统的响应和行为。
7.求解和分析：通过求解器计算出系统的响应、位移、应力、应变等。
根据这些结果，可以进行进一步的分析和优化，如强度校核、结构优化等。
有限元分析方法广泛应用于工程领域，包括机械工程、土木工程、航空航天工程、电气工程等。
它可以用于分析结构的强度、刚度、稳定性，预测系统的振动、疲劳和破坏行为，优化设计和减少成本。
有限元分析软件比较分析
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MSCABAQUS 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。
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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-DYNA3D4 .ADINAADINA 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。