通用有限元軟件簡介及比較

一般而言,有限元軟件屬於科技計算軟件,評價標準是爲3個:(1)可移植性,能夠在各個平臺之間傳輸;(2)可使用性——使用簡便,可靠;(3)可維護性——可讀,易檢驗,可擴充。當今世界有限元軟件舞臺上,最爲著名的三個通用軟件是:ANSYS,ADINA, ABAQUS,下面進行一一介紹以及之間的比較。

三大通用軟件

ANSYS: ANSYS是最早進入國內市場的商業化軟件之一,也是現下在國內知名度最高的有限元軟件。1969年,John Swanson博士建立自己的公司Swanson Analysis Systems Inc(SASI), 1994 年被 TA Associates 併購,並宣佈了新的公司改爲了 ANSYS。隨着公司的發展,收購了 Fluent、CFX、Ansoft等衆多知名廠商後,逐漸的塑造了一個體系規模龐大、產品線極爲豐富的仿真平臺,創立了 workbench將所有的模塊進行了整合,爲ANSYS的進一步發展創造了一

個新的平臺。

ADINA: ADINA是K.J.Bathe博士於1975年開發的程序,在其發佈的頭十年中一直是開放源代碼,在推動有限元發展方面起到了十分重要的作用,一直是世界上最先進的有限元分析軟件,中國也在1981年引進了 ADINA非線性結構分析程序,爲中國有限元發展帶來了一個新的高潮藉助ADINA系統,用戶無需使用一套有限元程序進行線性動態與靜態的結構分析,而用另外的程序進行非線性結構分析,再用其他基於流量的有限元程序進行流體流動分析。特別是,ADINA系統擁有極其強大、用於結構相互作用的流體流動的完全顆合分析程序(多物理場),也就是擁有世界一流的FSI求解器。

ABAQUS: ABAQUS有限元軟件是由David Hibbitt_開發完成的,HKS公司推出的,2002年HKS公司改名爲ABAQUS,並在2005年,被法國的達索公司收購。在國際非線性數值模擬領域,ABAQUS —直被讚譽有加,能夠計算各種固體力學、結構力學,電磁學等等複雜的高度非線性問題,特別是在ABAQUS程序開始就能夠引導研究人員增加用戶單位和材料,這給當時的限元軟件行業帶來了實際性的衝擊。內部集成了修正的摩爾庫倫模型,修正D-P、Cam-Clay Model、帽蓋模型、蠕變模型等一系列土體木構模型,而且還能夠進行二次開發,使得ABAQUS成爲了解決若土問題的一個有力武器。

通用軟件之間的比較

(1)應用領域從應用領域上來看,三大軟件都是大型通用分析軟件,都有廣泛的應用領域。ANSYS注重應用領域的拓展和合並,目前已涉及到結構、溫度、流體、電磁場和多物理場顆合等等衆多領域;ABAQUS原來只具備結構分析功能,功能僅侷限於結構力學領域,但是近年來也有ABAQUS融合進了 SIMULIA,形成了一個大型仿真平臺,不僅僅能解決大量結構(應力/位移)問題,同時還可以模擬許多其他物理場問題,例如質量擴散、熱傳導、振動與聲學分析、熱電稱合分析、岩土力學分析(流體滲透/應力鍋合分析)等等;而ADINA軟件和ANSYS軟件一樣都包括結構、溫度、流體及流固親合的功能,特別是在流固鍋合領域,ADINA堪稱頂尖。

(2)求解器功能:

當今世界上,主流問題正在朝着非線性發展,非線性材料,非線性幾何等等,ANSYS只關注非線性材料問題,故在非線性領域上,ANSYS表現非常差,遠遠落後於其他兩款軟件,而在多場稱合方面。同時由於在前處理上ANSYS和ABAQUS佔用了很大的空間,導致了在求解問題時,能夠調用的電腦內存和CPU都比較少,所以求解效率比較低下,舉例來說:用PC機來運算ABAQUS,單元在10萬左右就很難運算,而ANSYS在在運算30萬單元時候需要10個小時