常用的有限元分析软件集锦

随着科技的不断进步，有限元分析技术也高速发展。市面上的有限元分析软件百花齐放，你都知道怎么用吗？接下来，简要介绍下市面上常用的几款软件。

1. ANSYS

说起有限元分析领域不得不首先提到 ANSYS。ANSYS 软件是一款大型通用有限元分析软件，之所以这么说是因为它的模块很多（但是它们核心的计算部分变化不大），这些模块是在收购很多很牛掰的软件后整合形成的。目前 ANSYS 融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的，擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析，对于流体分析，电磁分析，瞬态动力学分析已经很强大。它的明显优势在多场耦合，尤其是物理场耦合。至于热分析则很一般，对于岩土结构的静力学计算也不是很强悍。另外值得一提的是 ANSYS 的 APDL 语言非常高级，这也是非常多工程师喜欢使用这款软件的原因之一。目前 ANSYS 又推出了 ANSYS19.0 软件和 ANSYS Discovery 软件，在结构、流体、电磁、多物理场耦合仿真、嵌入式仿真各方面都有发展。极大的增加了自己的功能，完善优化了好多仿真流程。

2. ABAQUS

如果要给 ABAQUS 贴一个标签，那么毫无疑问是“非线性”。虽然 ABAQUS 是以“高端通用有限元系统软件”的姿态出现的，但是它的王者之气明显存在于非线性分析领域。ABAQUS 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，特别是能够计算非常庞大的复杂问题和模拟高度非线性问题，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。ABAQUS 为业界赞誉的“分析功能全面”这一特点也是在非线性部分才表现得特别突出。比如说，用 ANSYS 进行结构非线性计算的时候，总要进行很多参数的设置，也比较容易不收敛，而 ABAQUS 却无需这方面的担忧；ABAQUS 解决岩土、混凝土等的非线性问题比 MARC 要好，光本构就一大堆，而且例子也多，而 ANSYS 岩土能力为零。另外它的先进的软件设计思想、严密直观的系统，以及多载荷步的计算和规划也是值得大家点赞的。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。它最大的缺点是上手慢，也没有看到什么 read friendly 的教程。

3. LS-DYNA

LS-DYNA 由 LSTC 公司开发，是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，也是公认的计算冲击，碰撞问题的很牛的软件。LS-DYNA 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。由于 LS-DYNA 在冲击、碰撞领域的成绩斐然，ANSYS 也购买了它的求解器进行冲击，碰撞问题的计算。不过，在 ANSYS WorkBench 中的 AUTODYN 软件计算冲击，碰撞的功能与 LS-DNYA 相似，也非常好。该软件不仅具有 FEM 求解器，也具有有限体积求解器用于计算流体，以及无网格方法进行爆炸的仿真，做得非常好，并不比 LS-DYNA 差。

4. DYTRAN

DYTRAN 软件由 MSC.software 公司开发，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。