有限元分析软件比较[ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC、COMSOL]【写给从事力学分析的同学和朋友】
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。&&&常见软件　　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。
旗舰产品COMSOL Multiphysics，使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能，利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断，利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能，利用它寻找新能源，利用它探索宇宙，甚至利用它去培养下一代的科学家。COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox，最初命名为Toolbox 1.0。后来改名为Femlab 1.0（FEM为有限元，LAB是取自于Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab3.1。从版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics。[1]从3.2的版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics，因为COMSOL公司除了Femlab外又推出了COMSOL Script和COMSOL Reaction Engineering等一系列相关软件。这两款软件也相当于Femlab的工具箱，也是为了满足科研人员更高的要求。如在COMSOL Script中，你可以自己编程得到自己想要的模型并求解；你也可以通过编程在COMSOL Multiphysics基础上开发新的适用本专业的软件，也就是一个二次开发工具。所以COMSOL只是个公司名，软件名应该是COMSOL Multiphysics。Multiphysics翻译为多物理场，因此这个软件的优势就在于多物理场耦合方面。多物理场的本质就是偏微分方程组（PDEs），所以只要是可以用偏微分方程组描述的物理现像，COMSOL Multiphysics都能够很好的计算、模拟、仿真。2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品"，NASA技术杂志主编点评到，"当选为 NASA科学家所选出的年度最佳CAE产品的优胜者，表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品。"COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，模拟科学和工程领域的各种物理过程。COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，用数学方法求解真实世界的物理现象。大量预定义的物理应用模式，范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场，用户可以快速的建立模型。COMSOL中定义模型非常灵活，材料属性、源项、以及边界条件等可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式
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品评校花校草，体验校园广场ABAQUS与ANSYS比较之面面观1
在常用的有限元分析软件中，ANSYS,ABAQUS,NASTRAN，LS-DYNA等因为其友好的界面，强大的分析功能，丰富的前后处理，而占据了绝大部分CAE市场。就应用而言，ANSYS在高校里面具有绝对的优势，在图书馆中，ANSYS的书籍多如牛毛。而当我们离开象牙塔后，却发现ABAQUS在企业中占据了相当的份额，尽管在高校图书馆中，ABAQUS的书籍屈指可数。本博客准备展开系列考察，对ANSYS和ABAQUS从各个方面进行比较，通过具体算例以考察各自的适用领域，各自的优缺点，从而方便CAE爱好者选择适合自己的工具进行分析。请读者注意，这系列博文只是笔者个人的观点，因为视野的局限性，其中一定有偏颇之处，所以请朋友们带着怀疑的眼光来看待这些文章，既不要盲目相信笔者的观点，也不要因为自己习惯用ANSYS或者ABAQUS，就一味否定其它软件。
本篇博文是第一篇，主要阐述这两款软件在基本理念上的区别。
ABAQUS与ANSYS的第一个区别，笔者感觉是工程化与学术化的区别,ANSYS偏学术，而ABAQUS则偏于工程。这一点从二者划分网格形成有限元模型的时间点可以看出来。在ANSYS的经典界面中，第一步就要选择单元类型，然后可以用直接法首先创建节点，根据节点创建单元，此后可以在单元上施加载荷，在节点上施加边界条件。总之，这种操作一开始，就让人感觉到在使用有限元方法工作。虽然在ANSYS
WORKBENCH中内部隐藏了单元类型的选择问题，但是在得到几何模型后，接着立即是划分网格得到有限元模型，再次是施加边界条件进行求解。总体上，ANSYS给人的感觉是，有限元模型味道浓厚。但是ABAQUS则并不强调有限元模型。对ABAUQS而言，划分网格是很靠后的事情，用户开始总是在与几何模型打交道，创建几何模型，设定材料，确定截面属性，并将截面赋予给几何体，接着从零件得到装配体，建立零件之间的关系，以及确定分析步，设置载荷与边界条件，这一切都结束以后，直到求解之前，ABAQUS才漫不经心的地开始划分网格，网格划分完毕后，立即就是求解了。可见，ABAQUS对于有限元这种东西并不强调，而开始只是一门心思关注如何从工程师的观点建立问题的力学模型，只是到求解之前才转变成为有限元模型，这显然是很符合工程师的视角的。从这个方面看，ABAQUS与SOLIDWOKRS/SIMULATION很相似，二者关注的是对于工程问题的建模，而不是有限元方法本身。仅从这个角度，我们都可以明白，为什么ABAQUS更受到市面上工程师的欢迎的原因。因为它强调的是如何表达工程问题，而非求解的数值方法。它的视角是工程师的视角，而非有限元专家的视角。
ABAQUS与ANSYS的第二个区别，来自分析步这个概念的处理。ANSYS并不太强调分析步，而ABAQUS则非常强调分析步的概念。对于ABAQUS而言，其第一个分析步，通常是创建位移边界条件，然后再是施加载荷，这必定是在某一个分析步中进行的。在ABAQUS中，我们有一种明显的感觉，就是它时刻准备着用户对同一个模型进行一系列先后相继的分析，而前一个分析步的结果会是后一个分析步的初始状态。这种概念，非常适合机械中的连续制造过程，例如板料冲压，锻造等。虽然在ANSYS中也有分析步的概念，但是笔者接触ANSYS多年，很多时候都会忘记这个概念，如果涉及到对于一个几何模型的先后操作，则主要是通过在各个分析系统中建立关系而得到的。例如，在静力学分析完毕后进行模态分析，可以通过先后两次分析得到。但是ABAQUS则是在同一个工作的分析步级别完成这种工作，这给人一种感觉，在ABAUQS中，连续使用多个分析步进行分析是一种最常规的工作，而这种工作对于ANSYS而言，则貌似一种高级的作业。
ABAQUS与ANSYS的第三个区别，在于装配体概念的处理。对于ANSYS而言，无所谓装配这种概念，虽然它可以创建组件，创建“装配体”，但是那种装配体并非工程意义上的装配体的概念。而ABAQUS则相当强调装配体的概念，对于ABAQUS而言，如果没有装配体，就不能做分析。即便装配中只有一个零件，也需要有装配体。所以，在ABAQUS中，当分别创建完各个零件后，需要逐个导入到装配体中进行装配操作。那么这种概念是好还是不好？很难说是好还是不好，就笔者感觉而言，ABAQUS给人一种感觉，它一开始就在面对装配体，而这种对象，对于初期的ANSYS而言，是很讨厌的事情，只是到近几年的ANSYS
WORKBENCH中，才大幅度增加了对于装配体的支持，如今，ANSYS
WORKBENCH中对于装配体的支持已经十分完善。尽管如此，ANSYS
仍旧并没有把装配体这样的概念像ABAQUS那样大书特书，至于如此显赫的地位，使得装配体操作成为必须经过的一个步骤。笔者以为，ABAQUS之所以如此强调装配的概念，是基于结构设计工程师的角度考虑的。对于结构设计工程师而言，他们极少只与单个的零件打交道，他们一工作，对象就是装配体，所以ABAQUS迎合了工程师的这种观念，使得他们在进行有限元建模时，就好像在进行几何体建模与装配一样。总之，在这个方面，ABAQUS再次体现了其面对结构设计工程师，从结构设计工程师的视角考虑问题的特点。
ABAQUS与ANSYS的第四个区别，在于截面这个概念的处理。在ANSYS中，只是梁，杆，板这种对象才需要截面。而且即便是这种理想对象，有时候也不需要截面，而只是提供实常数就好。笔者在学习ANSYS时，也经常弄不清楚，到底哪些杆单元需要实常数，而哪些是用截面来表达的，这不得不去查单元的帮助。而在ABAQUS中，把截面属性这个概念提到了重要位置。无论是什么物体，线体，板壳，甚至是实体，都需要有截面属性。这种统一，就使得设置截面属性也成为分析中必要的一步。这种统一，就笔者而言，初始很不习惯，但是一旦用几次以后，觉得也很好，免得像ANSYS中那样，还要考虑对于某个单元，要不要截面属性的问题。
总结这四个方面，笔者的感觉是，ABAQUS更倾向于从结构设计工程师的角度考虑问题，而ANSYS则更加学术化，倾向于从有限元角度考虑问题。正因为如此，ABAQUS更适合应用，而ANSYS利于研究，但这只是从基本概念方面考虑所得到的结论。
但事实上，ANSYS
WORKBENCH做应用也非常好，当我们用习惯以后，感觉在ANSYS中建模分析都飞快，几乎都不用按几下鼠标，一个分析就自动完成了。对于材料属性的自动设置，单位的方便选择，网格的自动划分，丰富多彩的边界条件和载荷形式，这都是ABAQUS所不可匹敌的。至于ANSYS的经典界面，笔者仍旧不大感冒，尽管它做某些特殊分析非常好，但是对于复杂的装配体分析，WORKBENCH还是首选。
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