各类软件算例比较(ANSYS,Femlab,Fluent)BenchmarkReport2
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[转载]几款常用有限元软件的比较经常有朋友问到常用几款有限元软件的优劣问题,笔者也很关注,也用过一些常用软件,下面首先转发网上一些朋友对于常用有限元软件的评价,最后表明自己的观点。
下面是网上一些朋友的评价。
-----------------------------------------------------------------------------------------------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: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。
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。
四种常用有限元计算软件的单元方向,材料方向以及复合材料定义的比较:一. MSC.PATRAN/NASTRAN单元方向:PATRAN中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的(X轴平行与单元的其中一条边,Y轴与之垂直,Z轴是它们的差乘)。
应力应变的输出均按照其每个单元所固有的单元坐标系的方向来输出,但不从坐标系上区分正负。
正负始终是根据受拉为正,受压为负来判断的。
材料方向:PATRAN中定义的材料方向是一个向量,也即0度铺层方向。
材料坐标系的方向决定着各向异性材料的材料数据方向,是为了确定材料数据中E1的方向,E2与之垂直,E3是前两个的差乘。
PATRAN中材料方向并不决定应力应变的输出方向。
(各向同性材料而言其材料方向没有实际意义)复合材料:复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向为将材料方向偏转这个度数后的方向。
(若以单元法方向为外向,则先输入的铺层为最外层)。
结果里各个层输出的都是主轴方向的应力应变。
二. MSC.MARC单元方向(同PATRAN):MARC中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的。
应力应变的输出均按照其每个单元所固有的单元坐标系的方向来输出,但不从坐标系上区分正负。
正负始终是根据受拉为正,受压为负来判断的。
材料方向(同PATRAN):MARC中定义的材料方向是一个向量,也即0度铺层方向。
材料坐标系的方向决定着各向异性材料的材料数据方向是,为了确定材料数据中E1的方向,E2与之垂直,E3是前两个的差乘。
MARC中材料方向并不决定应力应变的输出方向。
(各向同性材料而言其材料方向没有实际意义)复合材料(与PATRAN有区别):复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向为将材料方向偏转这个度数后的方向。
(若以单元法方向为外向,则先输入的铺层为最内层)三. ABAQUS材料方向(有区别):ABAQUS软件与上述两种软件最大的不同在于其单元坐标系就是材料坐标系,局部坐标的1和2轴位于壳平面内,1轴是整体坐标的1轴在壳元上的投影(若整体坐标的1轴垂直于壳面则用整体坐标的3轴投影)。
FLUENT软件技术优势及与主流CFD软件对比分析一、FLUENT软件技术优势1、前处理方面ANSYS拥有全球最著名的ICEM高端网格划分工具,其几何清补及六面体网格划分能力居所有CFD前处理软件之首。
同时具有Workbench平台下统一的全参数化建模软件DesignModeler和自动化程度极高的AnsysMeshing网格划分工具(AnsysMeshing完全取代了Gambit和CFX-Mesh功能,并且它现在基本整合ICEM 和FLUENTMeshing的四面体网格划分功能)。
针对不同的模型,客户可以灵活地选择自己需要的网格划分工具(对于商业客户,以前FLUENT全包中不包含ICEM,16.0版本之后,ICEM和AnsysMeshing 都会被包含在FLUENT全包中;对于高校科研版本客户,16.0版本之后,HPC的并行由之前的4hpc扩展成为16hpc)。
与此同时,FLUENT配合ANSYS统一的前处理工具DesignModeler和AnsysMeshing或ICEM,能方便地实现几何模型、网格尺寸、边界条件等参数化分析,这能大大提高企业及科研院所等设计单位的模型相似设计、工况系列设计的工作效率。
T型管模型尺寸、网格、边界条件参数化案例分析2、关于数值算法FLUENT软件基于有限体积法,提供了三种数值算法,包括基于压力的分离算法、基于密度的耦合显式算法、基于密度的耦合隐式算法,是商用软件中最多的。
(1)Pressure Based Segregate Solver:该算法源于经典的SIMPLE算法,其适用范围为不可压缩流动和中等可压缩流动。
(2)Density Based Explicit Solver:这种算法由FLUENT公司与NASA联合开发,主要用来求解可压缩流动(跨音速、超音速流动乃至高超音速)。
(3)Density Based Implicit Solver:该算法对Navier-Stokes方程组进行联立求解,由于采用隐式格式,因而计算精度与收敛性要优于Density Based Explicit方法,但却占用较多的内存。
ANSYS、FLENT、ALGOR、ROBOT、CAESAR II、STAAD PRO、3D3S的区别ANSYS和FLOTRAN1、两个软件的关系:ANSYS公司2005年收购fluent,如今在ansys12版本中已集成fluent2、两个软件使用方向不一样:ANSYS用于固体力学,FLUENT专用于流体力学3、ANSYS的FLOTRAN流体模块是基于有限元方法,FLUENT则是基于有限体积法4、对于机械方向,除了流体机械专业,其他专业更多的使用有限元,也就是说,使用ANSYS更多一些。
流体机械专业则两者都要使用。
ansys侧重于固体传热和应力应变分析等,在求解流体问题是,没有FLUENT好使,airpak主要用于气流组织的模拟,可以作为FLUent的前处理软件fluent专门做流体分析的,热流之类的机械和建筑方向肯定要用ansys流动传热的问题建议用fluent,纯导热问题用ansys。
因为ansys的热分析模块只能处理纯传热问题,不计算流场。
ansys的强项在于处理固体问题,流体有关的问题不是它的擅长,是fluent的擅长。
所以楼主的问题属于固壁传热问题,原来的ansys就可以较好的解决。
另外,虽然说ansys先后收购了CFX和fluent这两个软件,但是ansys仅是指ansys本身的软件,不包括上面的两个。
个人看法:暂时不会出新的混合了上述三种的所谓的新ansys,因为从算法上讲,ansys用的是有限元算法,而fluent和CFX用的是有限体积法,所以暂时无法整合到一起。
ALGORALGOR是新一代的CAE分析工具,在汽车、电子、航空航天、医学、军事、电力系统、石化、土木工程、微机电系统、日用品生产等诸多领域中均得到了广泛的应用。
ALGOR核心代码起源于1970年开发的SAP程序,它是由美国加州大学伯克利分校的K.J.Bathe、E.L.Wilson和F.E.Peterson等人共同研制。
几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)是一种数值计算方法,用于求解结构、固体力学、热传导和流体力学等领域中的工程问题。
它通过离散化技术将复杂的连续体问题转化为一个有限数量的单元问题,再通过求解这些单元的代数方程组得到整个问题的近似解。
在工程领域,有限元分析常常被用来进行结构强度、振动、疲劳和优化分析等。
下面将介绍几个常见的有限元分析软件,包括ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA和SolidWorks Simulation。
1.ANSYSANSYS是一款全面的有限元分析软件,包含了结构分析、流体动力学、电磁场分析和耦合多场分析等功能。
它具有强大的前后处理功能和丰富的材料模型库,可以模拟各种复杂的物理现象。
ANSYS还提供了多种优化算法,用于进行结构和材料参数的优化设计。
它广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。
2.ABAQUSABAQUS是一款广泛应用于工程和科学领域的有限元分析软件,主要用于求解复杂的结构、流体和热力学问题。
它具有强大的建模和求解能力,支持线性和非线性分析。
ABAQUS还提供了各种完整的元件库和材料模型,同时支持多学科的耦合分析。
它适用于多种工程和科学领域,如航空航天、汽车、生物医学和材料科学等。
3.LS-DYNALS-DYNA是一款专注于动力学和非线性问题的有限元分析软件,用于模拟高速碰撞、爆炸和弹道问题等。
它具有优秀的显式求解器和平行计算能力,能够处理大型和复杂的模型。
LS-DYNA还提供了丰富的材料模型和接触算法,支持多物理场耦合。
它适用于汽车、航空航天、国防和地震等领域。
4. SolidWorks SimulationSolidWorks Simulation是一款基于SolidWorks CAD软件的有限元分析工具,用于进行结构和流体力学分析。
它提供了友好的用户界面和强大的建模和分析功能,能够快速进行设计验证和性能优化。
主流CAE流体动力学分析软件CFD(计算流体动力学)作为CAE 的重要分支,是通过数值方法来描述流体的运动状态,包含流动、传热、化学反应以及流体和固体之间的相互作用等。
CFD 描述质量传输、动量传输和能量传输三种过程,并通过数值方法在一个控制体将这三种守恒的数学方程通过数值方法来进行求解,获取丰富的流场信息。
接下来将介绍一些主流的CAE流体动力学分析软件。
1、Abaqus公司介绍:达索系统作为一家为全球客户提供3DEXPERIENCE解决方案的领导者,为企业和客户提供虚拟空间以模拟可持续创新。
其全球领先的解决方案改变了产品在设计、生产和技术支持上的方式。
达索系统的协作解决方案更是推动了社会创新,扩大了通过虚拟世界来改善真实世界的可能性。
达索系统为140多个国家超过20万个不同行业、不同规模的客户带来价值。
产品介绍:Abaqus 统一FEA产品套件为涵盖大围工业应用程序的常规和复杂工程问题提供强大且完整的解决方案。
在自动化行业中,工程工作团队能够通过常见模型数据结构和集成式解决技术考虑车辆满载、动态振动、多体系统、影响/碰撞、非线性静态、热耦合和声振耦合。
Abaqus 统一 FEA 整合期流程和工具可以降低成本、提高效率并获得竞争优势。
评价:就中国市场而言,为后起之秀。
其在非线性问题的求解方面比较占优势,计算和收敛的速度也快。
2、ANSYS Fluent公司介绍:ANSYS公司成立于1970年,目前雇员人数近3000人,其部分是有限元分析、计算流体动力学、电子、半导体、嵌入式软件和设计优化等领域的专家硕士和博士工程师。
ANSYS的杰出员工热衷于推进世界一流的仿真技术,让客户能够将他们的设计理念以更低成本、更快地转化为成功的创新产品。
产品介绍:Fluent是计算流体动力学(CFD)软件工具,能够更深入更快速地优化自己的产品性能。
Fluent含经充分验证过的物理建模功能,能为广泛的CFD和多物理场应用提供快速、精确的结果。
COSMOS官方称为“设计校验”,意思是偏重对设计缺陷的检验。
实际操作起来,参数设定环境的加载都更倾向于模拟现实情况。
而网络划分、几何修正等环节基本上是可以让它自动完成的。
当然也可以更改而ansys则是一款老牌的CAE软件,工程分析。
更偏向于专业的工程应用,需要获得精确的分析结果。
操作起来也十分专业,包括网络划分,几何修正、几何体的物理模型等都给与使用者更多的选择,以便达到更加精确的效果。
所以总的说来,COSMOS更适合设计人员使用,来初步检验设计缺陷。
而Ansys则更加偏重专业分析人员来做工程分析。
各种流行软件比较: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(Lawrence Livermore National Lab.)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。
ANSYS与PKPM软件的对比报告陈辉目录ANSYS与PKPM软件的对比报告 (1)1.ANSYS与PKPM两种软件的简述 (2)2.PKPM与ANSYS软件的对比 (3)2.1 建模能力 (3)2.2 求解能力 (4)2.3 非线性分析能力 (5)2.4 网格划分能力 (5)2.5 接口能力 (6)2.6 操作平台 (7)2.7后处理能力 (7)2.8 单元库 (12)2.9 其他 (15)2.10 一框筒结构实例对比 (15)3 总结 (18)1.ANSYS与PKPM两种软件的简述PKPM在国内设计行业占有绝对优势,拥有用户上万家,市场占有率达90%以上,现已成为国内应用最为普遍的CAD系统。
它紧跟行业需求和规范更新,不断推陈出新开发出对行业产生巨大影响的软件产品,使国产自主知识产权的软件十几年来一直占据我国结构设计行业应用和技术的主导地位。
及时满足了我国建筑行业快速发展的需要,显著提高了设计效率和质量,为实现建设部提出的“甩图板”目标做出了重要贡献。
软件所在立足国内市场的同时,积极开拓海外市场。
目前已开发出英国规范、美国规范版本,并进入了新加坡、马来西亚、韩国、越南等国家和香港、台湾地区市场,使PKPM软件成为国际化产品,提高了国产软件在国际竞争中的地位和竞争力。
现在,PKPM已经成为面向建筑工程全生命周期的集建筑、结构、设备、节能、概预算、施工技术、施工管理、企业信息化于一体的大型建筑工程软件系统,以其全方位发展的技术领域确立了在业界独一无二的领先地位。
ANSYS软件作为一个大型通用有限元软件,能够用于结构、热、流体、电磁、声学等学科的研究中,广泛用于土木工程、地质矿产、水利、铁道、汽车交通、国防军工、航天航空、船舶、机械制造、核工业、石油化工、轻工、电子、日用家电和生物医学等一般工业及科学研究工作。
ANSYS软件是第一个通过ISO 9001质量认证的大型通用有限元分析设计软件,是美国机械工程协会(ASME)、美国核安全局(NQA)及近20种专业技术协会认证的标准分析软件。