常用有限元分析软件大比拼

几款常用的有限元分析软件，你都知道吗？

Abaqus、Optistruct、Nastran、Ansys Mechanical是主流的结构有限元分析软件，以下是对每一款软件的简要介绍：

1.Abaqus

Abaqus是达索SIMULIA旗下的旗舰产品，是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。 Abaqus包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。

ABAQUS 有两个主求解器模块- ABAQUS/Standard（隐式分析） 和 ABAQUS/Explicit（显式分析）。ABAQUS还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，即人机交互前后处理模块ABAQUS/CAE。ABAQUS 对某些特殊问题还提供了专用模块来加以解决。

特点：

1. ABAQUS 具有强大的非线性分析能力，特别擅长于接触和摩擦问题、复杂的材料模拟、高温应力分析和复杂的模拟加载。
2. ABAQUS支持隐式（ABAQUS/Standard）－显式（ABAQUS/Explicit）联合求解功能。两个求解器能够进行协同仿真，可同时作用在一个整体模型的两部分上，分析过程中求解器间相互传递数据。
3. ABAQUS具有疲劳和断裂分析功能，概括了多种断裂失效准则，对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效。

应用领域：

ABAQUS广泛应用于各个工业领域：机械制造、 土木工程、隧道桥梁、水利水工、 汽车制造、 船舶工业、 航空航天、 核工业、 石油化工、生物医学、 军用、 民用等 。

2.Optistruct

OptiStruct是Altair 软件公司 的旗舰产品，也是业界公认的功能最强的结构分析及优化求解器，可用来分析静态和动态载荷条件下的线性和非线性结构问题。作为结构设计和优化的市场领导者，OptiStruct帮助设计者和工程师分析和优化结构的应力、耐久性和NVH（噪声、振动和舒适度）的特性并快速研发创新、轻量化的高效的结构设计。

特点：

（1）先进的结构分析求解功能：OptiStruct 已发展至支持广泛的物理学特性，能全面覆盖动力总成系统的仿真。包括：传热、螺纹螺栓、垫片模型、超弹性材料及有效的接触算法。

（2）最先进的 NVH 分析求解器：OptiStruct支持最先进的特性及结果输出，为噪音、振动及舒适度分析及诊断提供了高效、灵敏的方法。

（3）稳健的非线性、传动耐久分析：OptiStruct 支持绝大多数传动结构分析类型。包含对热传导、螺栓、垫片模型、超弹性材料及高效接触仿真的解决方案。

（4）高并行求解能力：OptiStruct 具有先进的 MPI 方法，使其具有上百核的并行运算能力。

（5）与现有流程的无缝连接：OptiStruct集成于HyperWorks中，为企业提供流程化的同时，帮助企业缩减求解器成本。

（6）创新优化技术： 在过去的 20 年里，OptiStruct引领革命性的优化技术的发展。很多优化技术（如基于应力、疲劳的优化，基于拓扑的 3 D 打印格栅优化， 对复合材料进行高级优化） 填补了市场空白。

（7）优化可行性方案：OptiStruct 提供了最全面的性能指标及制造约束，可满足优化问题中涉及的广泛及多变的加工需求。

应用领域：

OptiStruct主要应用于航天航空、汽车、轨道交通、航海船舶、工业机械、建筑、医疗、消费品、电子等领域。

3.Nastran

Nastran是MSC公司 旗下的一款主打产品，其原是美国航空航天局 (NASA) 主持开发的，作为世界CAE标准的大型通用结构有限元分析软件，后经过改良成为了MSC公司的重要产品并推广至全世界。

特点：

（1）多学科结构分析：为达到综合级的工程分析能力，需要用到多种软件解决方案，使用者针对每种工具必须被培训。MSC Nastran包含多学科仿真能力，保证客户在一个结构分析解决方案内能够解决广泛的工程问题。

（2）结构装配建模能力：一种结构单元很少被用于独立分析。结构系统由不同单元类型、不同部件组成，MSC Nastran利用多种方法装配这些单元、部件作为一个整体开展系统级结构分析。

（3）自动结构优化能力：设计优化是产品开发过程中的一个关键因素，但是，它需要大量的动态迭代，需要大量的手工干预。MSC Nastran包含优化算法，可以在允许的设计空间中自动寻找最佳结构。

（4）基于自动模态综合法（ACMS），对基于模态法NVH问题有5倍以上加速能力，缩短企业开发周期、提高效率。

应用领域：

MSC Nastran推出后在航空航天、汽车、船舶行业等主要行业率先得到了广泛的应用，而后很快推广到通用机械、电子电器、能源行业、医疗设备、油气行业等行业。

4.Ansys Mechanical

作为ANSYS公司 的核心产品之一，ANSYS Mechanical是通用结构力学仿真分析系统。以结构力学分析为主，涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等分析中几乎所有的功能。

ANSYS Mechanical包含通用结构力学分析部分（Structure模块）、热分析部分（Professional）及其耦合分析功能。

ANSYS 在处理非线性分析问题上的效率不如 ABAQUS，对于复杂的接触和摩擦问题、高温应力分析和复杂的模拟加载，可能需要更长的计算时间和更高的计算机配置。

特点：

（1）功能全面；Ansys Mechanical高级结构力学分析软件分析方法涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等分析等功能。

（2）技术先进：Ansys Mechanical独特的“VT变分技术”大大减少非线性和瞬态动力学计算的迭代时间，适应于各种计算机体系结构的高效分布式并行计算。

（3）易学易用：全面集成于ANSYS协同仿真环境ANSYS Workbench，易学易用。

应用领域：

Ansys Mechanical广泛应用于航空航天、船舶、兵器、能源电力、核能、石油化工、汽车、通用机械、电子电器、铁道机车、土木建筑、钢铁冶金等各行各业的研发和设计过程中。

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