本帖最后由 曉昀 于 2021-9-6 22:42 編輯
要完成一項(xiàng)CAE工程,，合適的軟件是必須配備的,，目前比較常用的CAE分析軟件有ANSYS、ABAQUS,、NASTRAN,、ADINA 、MARC,、MAGSOFT,、COSMOS等。我們不能簡(jiǎn)單地評(píng)價(jià)哪種軟件最強(qiáng)大,，因?yàn)槊恳环N都有其優(yōu)勢(shì)和照顧不到的地方,，就看你怎么使用它了。換句話說(shuō),，在具體的工程實(shí)踐中,，能正確地選擇某種或某幾種軟件也體現(xiàn)了工程師們的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。
ABAQUS 關(guān)鍵詞：非線性 全面 如果要給ABAQUS貼一個(gè)標(biāo)簽,，那么毫無(wú)疑問(wèn)是“非線性”這個(gè)詞,。雖然ABAQUS是以“高端通用有限元系統(tǒng)軟件”的姿態(tài)出現(xiàn)的，但是它的王者之氣明顯存在于非線性分析領(lǐng)域,。ABAQUS長(zhǎng)于非線性有限元分析,可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng),，特別是能夠駕馭非常龐大的復(fù)雜問(wèn)題和模擬高度非線性問(wèn)題，不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場(chǎng)的分析,，同時(shí)還可以做系統(tǒng)級(jí)的分析和研究,，其系統(tǒng)級(jí)分析的特點(diǎn)相對(duì)于其他分析軟件來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的。 ABAQUS為業(yè)界贊譽(yù)的“分析功能全面”這一特點(diǎn)也是在非線性部分才表現(xiàn)得特別突出,。比如說(shuō)，用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)非線性計(jì)算的時(shí)候,，總要進(jìn)行很多參數(shù)的設(shè)置,，也比較容易不收斂，而ABAQUS卻無(wú)需這方面的擔(dān)憂,；ABAQUS解決巖土,、混凝土等的非線性問(wèn)題比MARC要好，光本構(gòu)就一大堆,，而且例子也多,，而ANSYS巖土能力為零。另外它的先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)思想,、嚴(yán)密直觀的系統(tǒng),，以及多載荷步的計(jì)算和規(guī)劃也是值得大家點(diǎn)贊的,。 需要指出的是，ABAQUS對(duì)爆炸與沖擊過(guò)程的模擬相對(duì)不如DYTRAN和LS-DYNA3D,。它最大的缺點(diǎn)是上手慢,，也沒(méi)有看到什么read friendly的教程。
ANSYS 關(guān)鍵詞：多場(chǎng)耦合 多模塊 ANSYS軟件是一款大型通用有限元分析軟件,，之所以這么說(shuō)是因?yàn)樗哪K很多（但是它們核心的計(jì)算部分變化不大）,，這些模塊是在收購(gòu)很多很牛掰的軟件后整合形成的。目前ANSYS融結(jié)構(gòu),、流體,、電場(chǎng)、磁場(chǎng),、聲場(chǎng)分析于一體的,，擅長(zhǎng)于多物理場(chǎng)和非線性問(wèn)題的有限元分析,對(duì)于流體分析，電磁分析,，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析已經(jīng)很強(qiáng)大,在鐵道,，建筑和壓力容器方面應(yīng)用較多。 它的明顯優(yōu)勢(shì)在多場(chǎng)耦合,，尤其是物理場(chǎng)耦合,。至于熱分析則很一般，對(duì)于巖土結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)計(jì)算也不是很強(qiáng)悍,。另外值得一提的是ANSYS的apdl語(yǔ)言非常高級(jí),，這也是非常多工程師喜歡使用這款軟件的原因之一。 目前ANSYS又推出了ANSYS16.0軟件,，在結(jié)構(gòu),、流體、電磁,、多物理場(chǎng)耦合仿真,、嵌入式仿真各方面都有發(fā)展，我只能說(shuō),，為了仿真ANSYS也是蠻拼的,。
LS-DYNA 關(guān)鍵詞：沖擊、碰撞 LS-DYNA由LSTC公司開(kāi)發(fā),，是一個(gè)通用顯式非線性動(dòng)力分析有限元程序,，也是公認(rèn)的計(jì)算沖擊，碰撞問(wèn)題的很牛的軟件,。LS-DYNA最初是1976年在美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室由J.O.Hallquist主持開(kāi)發(fā)完成的,，主要目的是為核武器的彈頭設(shè)計(jì)提供分析工具，后經(jīng)多次擴(kuò)充和改進(jìn),，計(jì)算功能更為強(qiáng)大,。 雖然該軟件聲稱可以求解各種三維非線性結(jié)構(gòu)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(wèn)題,，但實(shí)際上它在爆炸沖擊方面,，功能相對(duì)較弱，其歐拉混合單元中目前最多只能容許三種物質(zhì),，邊界處理很粗糙,，在拉格朗日——?dú)W拉結(jié)合方面不如DYTRAN靈活。 由于 LS-DYNA在沖擊,、碰撞領(lǐng)域的成績(jī)斐然,，ANSYS也購(gòu)買(mǎi)了它的求解器進(jìn)行沖擊，碰撞問(wèn)題的計(jì)算,。不過(guò),，在ANSYS WORKBENCH中的AUTODYN軟件計(jì)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(jì)算流體,，以及無(wú)網(wǎng)格方法進(jìn)行爆炸的仿真,，做得非常好，并不比LS-DYNA差,。
DYTRAN 關(guān)鍵詞：高度非線性,、流固耦合 DYTRAN軟件由MSC.software公司開(kāi)發(fā)，在同類(lèi)軟件中,，DYTRAN在高度非線性,、流固耦合方面有獨(dú)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(kāi)發(fā)的PICSES的高級(jí)流體動(dòng)力學(xué)和流體結(jié)構(gòu)相互作用功能,，還在PISCES的歐拉模式算法基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了物質(zhì)流動(dòng)算法和流固耦合算法發(fā)展而來(lái)的,。 但是,，由于MSC.DYTRAN是一個(gè)混合物，在繼承了LS-DYNA3D與PISCES優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),，也繼承了其不足。首先,，材料模型不豐富,，對(duì)于巖土類(lèi)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(méi)有二維計(jì)算功能,，軸對(duì)稱問(wèn)題也只能按三維問(wèn)題處理,，使計(jì)算量大幅度增加；在處理沖擊問(wèn)題的接觸算法上遠(yuǎn)不如當(dāng)前版的LS-DYNA3D全面,。
ADINA 關(guān)鍵詞：特殊解法 ADINA是近年來(lái)發(fā)展最快的有限元軟件,，它獨(dú)創(chuàng)有許多特殊解法, 如勁度穩(wěn)定法(Stiffness Stabilization),自動(dòng)步進(jìn)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(fù)雜的非線性問(wèn)題(如接觸,塑性及破壞等), 具有快速且?guī)缀踅^對(duì)收斂的特性, 且程式具有穩(wěn)定的自動(dòng)參數(shù)計(jì)算,用戶無(wú)需頭痛于調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。另外值得一提的就是它有源代碼,，我們可以對(duì)程序進(jìn)行改造,，滿足特殊的需求。
NASTRAN 關(guān)鍵詞：原代碼程序 航空航天 NASTRAN是大型通用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件,，也是全球CAE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的原代碼程序,。NASTRAN系統(tǒng)長(zhǎng)于線性有限元分析和動(dòng)力計(jì)算，因?yàn)楹蚇ASA(美國(guó)國(guó)家宇航局)的特殊關(guān)系,，它在航空航天領(lǐng)域有著崇高的地位,。NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。 NASTRAN,結(jié)構(gòu)分析做得很好,，用起來(lái)感覺(jué)不出與ANSYS有多大的差別,。在中國(guó)也占領(lǐng)了相當(dāng)大的用戶市場(chǎng)。
ALGOR 關(guān)鍵詞：友好 ALGOR屬于中高檔CAE分析軟件,，在汽車(chē),，電子, 航空航天，醫(yī)學(xué),，日用品生產(chǎn),，軍事，電力系統(tǒng),，石油,，大型建筑以及微電子機(jī)械系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域中均有廣泛應(yīng)用。它最大的特點(diǎn)是易學(xué)易用,，界面友好,，操作簡(jiǎn)單，這可以極大提高軟件應(yīng)用者在工程實(shí)際中的效率,。
COSMOS 關(guān)鍵詞：速度 COSMOS相對(duì)影響比較小,但Cosmos可以說(shuō)是多物理場(chǎng)分析專(zhuān)家,，其最大特點(diǎn)是運(yùn)算速度飛快快，這是其他軟件所不能比擬的,。因Cosmos的研發(fā)者將收斂的迭代法--又稱做快速有限元法導(dǎo)入COSMOS的產(chǎn)品之中,，使新的有限元分析軟件對(duì)磁盤(pán)空間上的要求大幅降低，占用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存也大大減少，因此分析速度大幅加快,，超越傳統(tǒng)甚多,。另外COSMOS設(shè)置耦合條件也很好，操作也很方便,。
HYPERMESH 關(guān)鍵詞：前處理 網(wǎng)格 HYPERMESH被業(yè)界人士稱為前處理專(zhuān)家,。在網(wǎng)格劃分方面，恐怕沒(méi)有哪個(gè)軟件可與之匹敵,。其對(duì)網(wǎng)格的精密而底層的控制,，令人嘆為觀止。所以,，設(shè)若要做幾何清理,，劃分網(wǎng)格，HYPERMESH的確是首選,。 汽車(chē)領(lǐng)域90%以上的LICENSE是hypermesh+nastran,。HYPERMESH是萬(wàn)金油，在汽車(chē)領(lǐng)域的另外常用搭配是 HYPERMESH+ABAQUS也占相當(dāng)比重,。
MARC 關(guān)鍵詞：任性 MARC 是做非線性很牛的軟件,，具有極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析能力�,？梢蕴幚砀鞣N線性和非線性結(jié)構(gòu)分析包括：線性/非線性靜力分析,、模態(tài)分析、簡(jiǎn)諧響應(yīng)分析,、頻譜分析,、隨機(jī)振動(dòng)分析、動(dòng)力響應(yīng)分析,、自動(dòng)的靜/動(dòng)力接觸,、屈曲/失穩(wěn)、失效和破壞分析等,。 但是其操作界面用起來(lái)很費(fèi)勁,，有自虐傾向的人可能會(huì)被虐得很爽。比較一下文件輸入和讀取這兩項(xiàng)：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(lèi)似的問(wèn)題要比ABAQUS快幾倍,。Patran的通用性遠(yuǎn)比MARC強(qiáng)。它可以產(chǎn)生Nastran,，ABAQUS,，MARC等所需的文件，也可以讀取它們的結(jié)果文件,。 所以,，如果駕馭好了MARC這個(gè)任性的小子，還是很可以顯擺下你的動(dòng)手能力的,。
除了以上的分析軟件還有鈑金成型分析軟件（DYform）,，電機(jī)設(shè)計(jì)常用的電磁分析軟件（MAXwell）等等。
總之,，每款軟件都自己擅長(zhǎng)和不擅長(zhǎng)的地方,，像 NASTRAN,ABAQUS,ANSYS這種界面友好、操作方便,、試用范圍較廣的軟件還是比較受初學(xué)者歡迎的,。ANSYS做得很全面，流體分析,，電磁分析,，多物理場(chǎng)分析超級(jí)強(qiáng)大，而非線性分析弱一些,；ABAQUS非線性分析最厲害,；而NASTRAN則非常正規(guī)。不管從哪種軟件入手,，學(xué)好了以后再涉足其它軟件也會(huì)有事半功倍的效果,。
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發(fā)表于 2021-9-6 22:39:24
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