几款常用有限元软件的比较

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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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，塑性及破坏等）, 具有快速且几乎绝对收敛的特性，

且程式具有稳定的自动参数计算，用户无需头痛于调整各项参数。另外值得一提的就是它有源代码，我们可以对程序进行改造，满足特殊的需求。

5. NASTRAN

NASTRAN 是大型通用结构有限元分析软件，也是全球 CAE 工业标准的原代码程序。NASTRAN 系统长于线性有限元分析和动力计算，因为和 NASA(美国国家宇航局）的特殊关系，它在航空航天领域有着崇高的地位。NASTRAN 的求解器效率比 ANSYS 高一些。

6. ANSYS

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，发展了很多版本，但是它们核心的计算部分变化不大，只是模块越来越多，这些模块并不是 ANSYS 公司自己搞的，而是把别人的东西买来集成到自己的环境里。ANSYS 系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析，在铁道，建筑和压力容器方面应用较多。

7. Algor

ALGOR 属于中高档 CAE 分析软件，在汽车，电子，

航空航天，医学，日用品生产，军事，电力系统，石油，大型建筑以及微电子机械系统等诸多领域中均有广泛应用。它最大的特点是易学易用，界面友好，操作简单，这可以极大提高软件应用者在工程实际中的效率。

8. COSMOS

Cosmos 相对影响比较小，但 Cosmos 的最大特点是运算速度快，这是其他软件所不能比拟的。Cosmos 的研发者将保证收敛的迭代法 -- 又称做快速有限元法导入 COSMOS 的产品之中，使新的有限元分析软件对磁盘空间上的要求大幅降低，占用计算机系统的内存也大大减少，因此分析速度大幅加快，超越传统甚多。

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