[推荐]：有限元软件比较(转载，未整理)

wuhee89

因题施学，因钱施学
1做结构分析或者谱分析可以考虑用ansys,新手初学推荐，以后各软件评价对对比它了
这东西 a 介质容易搞到 b 正版的也不贵 c 盗版同仁一堆一堆，易交流
        d 前后处理界面比较友好。e 个人以为是所有fea软件中二次开发最好的。
2 做热耦合的非线性分析可以考虑marc
这东西 a 非线性计算方面比较强，至少是很有口碑。
        b 很多用户化子程序用起来方便，直接写就完了，不需要和ansys一样
          需要和内核混编
        c 其他方面也都足能胜任，和ansys相伯仲(除了非线性计算比ansys强)
缺陷 a 最令人梦魇的mentat屏幕菜单，居然到marc2000还不升级到弹出菜单，分特
      b 价钱比ansys贵一些，后处理也不如ansys丰富
      c 自从被msc收购后发展前景令人驻足，首先msc拥有目前最好的前后处理器patran

         估计没兴趣改进mentat把，顶多最后把marc的前处理换成patran,内中一切接口

          问题。。。。再者同时发展nastran和marc,不知道msc力量够呼？
3 做碰撞分析，或者动力学分析,可以考虑用patran+dytran
这东西 a patran是目前为止偶所用过的最好的前后处理器
        b dytran处理起碰撞问题还是很职业的，对于一般的动力学问题更加是小儿科了

缺陷 a 比较贵
      b 上手dytran比较困难，需要一定时间，要成为大师更加要对它的卡片填法了然
        于胸
      c 对动力学问题的控制非常全面，可惜太专业，有效性值得怀疑。任何一个人
        我想都大概不想为了仅仅验算一下自己的简单模型是否正确而去把某个软件
        的方方面面都摸透
4 做板料成形分析，推荐用deform或者autoform
这东西 a 极易上手，有针对单独问题的固有某块，用户只需要傻瓜型填填数就ok了
        b 计算很有效，由于是针对专门问题开发的，计算非常有效，很多方面的处理很

          能激发出用户的智慧火花.
缺点; a 比较贵
       b 盗版介质难寻
       c 虽然易用，但二次开发难，参数控制也不如dytran多。
不过比较适合偶们这些仅仅想用它验算一下课题的人用。
5 一直没有提到patran+nastran,因为patran让偶印象很深，nastran却用的不对
  不过偶的感觉nastran算题比ansys要健壮一些，也是个通用程序，当然这与它
  昂贵的价格是一致的把
6 abacus,fea中的贵族了把，接触到的了老外很多都用它，sci,ei上也老有它的身影
  功能很牛，可惜偶没用过，一来正版的这东西太贵，二来盗版的abacu6.1让偶惊讶
  与它前处理界面的粗糙，不知道它是不是多用别的东西做前处理。
7 algor,5年前看到的还是它很土的dos界面，自然这几年在中国没市场了，不过mechnics

上面连着n期介绍了它现在的强大和新的windows界面，真想用用，可惜没时间)
8 看过一些英国的fea软件，有些方面比较好，z综合起来比不上上面几个，国内的也看过

  了一些，比如斑竹同志推荐的那个国产fem软件，最有特性的就是把fem的各个部件模块

  化了，可以让用户自己构建自己的fem程序，不过这东西初衷不是集中在计算上了，个人

  感觉太松动的fem程序再发展也不太可能比上上面这些大型平台的实用性，毕竟两者的

思想不一致，当然也不是对国产fem软件的消极，事实上上面很多平台的主要设计师、主

要模块设计师都是华裔，呵呵，老实说，国内的fem应该至少落后国外10年

从目前三种流行的分析软件的测试表中可以看出，COSMOS和NASTRAN的分析结果是很
接近的，而ANSYS的误差要大一些，NASTRAN是通过牺牲速度来达到精度的，而ANSYS是通

过放弃精确度和加大解题占用的磁盘时间来提高速度的。分析一下表1技术指标的平均值

（当然某个领域的分析可能与这个平均值比会有一些出入），COSMOS、NASTRAN、ANSYS
解题速度比为1：16：9，解题占用的磁盘空间比为1：14：22。也就是说COSMOS解题的平

均速度分别要比NASTRAN和ANSYS快16倍和平倍，而解题占用的磁盘空间分别减少14倍和
22倍。从这些数字也可以看出COSMOS软件在有限元分析软件中是技高一筹的。
有限元分析软件──Cosmos
　　Cosmos软件是美国SRAC（Structure Research and Analysis Corporation ）公司
的产品，它具有计算速度快、解题时占用磁盘空间少、使用方便、分析功能全面、与其
他CAD/CAE软件集成性好等优点，下面简要介绍一下这些特点。
COSMOS为什么速度快？
　　要解释清楚这个问题应该考查一下有限元分析软件的算法。有限元分析软件现在基
于的算法有两种：一种是所谓的直接解法，一种是所谓的迭代解法。因为有限元软件处
理的对象大部分是高元方程组，因此直接解法总能求得解，但速度就不能保证很快，虽
然迭代法解题的速度很快，但不能保证所有的算法都是收敛的，因此传统的有限元分析
软件大都采用直接解法。1982年，前苏联的三位数学物理博士致力于研究有限元分析的
迭代算法的收敛性问题，因为，如果能保证迭代法总是收敛的，就可以大幅度提高解题
速度。他们采用穷举法，分析迭代法中所有发散的算法，最后总结出500多种导致迭代法

发散的原因并加以有效的对症下药，终于在11年后的1993年发明了举世瞩目的FFE（快速

有限元法，Fast Finite Element ）算法。FFE方法其实就是针对不同的迭代算法总能保

证其收敛的改进的迭代法，现在的Cosmos就是采用的这种FFE方法。这是Cosmos解题速度

快的一个重要的原因。
Cosmos解题时为什么占用的磁盘空间那么少？
　　Cosmos采用的算法是FFE技术，而FFE技术是1993年才发明的，要想把这种快速有限
元技术应用到Cosmos软件中，必须重新编写Cosmos的源代码，1993年世界上比较先进的
C++语言技术已经成熟，面向对象技术、内存优化管理技术、磁盘管理技术也已上了一个

新台阶。正是因为在Cosmos的新的源代码中利用了这些新技术，所以Cosmos才具有用少
的磁盘空间解决复杂的分析问题的能力。虽然SRAC在重新编写Cosmos源码上付出了代价
，但却换回了其他CAE软件不能比拟的功能。
使用方便
　　Cosmos是基于PC+WINDOWS上的软件，这在使用上很显然要比基于工作站+Unix上的软

件好用的多。这对熟悉WINDOWS和UNIX使用的人就更清楚，因为有很多文章作这方面的说

明，所以，就WINDOWS和UNIX的使用方面在此也不再累述。但值得说明的一点是很多有限

元分析软件都是很早以前用FORTRAN编写的，所以界面并不都是很友好的，但Cosmos基于

的操作系统就是PC机上的WINDOWS，所以就其界面来说必将越来越好。另外，COSMOS为各

种分析类型建立了分析步骤示意图，如果对分析步骤不很明了，可以打开分析步骤示意
图，它会提示应该做的每个步骤，就象马路的交通指挥灯一样；COSMOS还建立了智慧导
向型菜单系统，如果分析问题的准备工作未做好，COSMOS就使相应的功能项变暗，使分
析无法进行下去，这节省了误操作所浪费的时间。
Cosmos的功能
　　Cosmos软件是按模组进行封装的，也就是说你可以有选择地购买需要的模组，不需
要的模组不必购买。CosWorks是Cosmos的一个小产品，它是专门为Solidworks软件做无
缝集成的。它可以做的分析有：线性静力分析（位移与应力应变计算）、挫曲分析（关
键挫曲力与相对变形计算）、频率分析（共振频率与相对变形量计算）、热传分析（稳
态与暂态热流问题及温度变化速率与热流量计算）。
　　Cosmos/M是一个全面的CAE软件，它除了包含Cosworks具有的全部功能外，还具有可

以选择的其它模组：
动力分析模组，包括：参数式材料性质与挫曲负截输入、可平移之频率输入、刚体模式
、整体质量模式、检查Missed模态、可与Cosmos/M进阶动力模组集成在一起分析。
进阶动力分析模组，包括：二维与三维稳态与暂态线性动态分析。含模态时域分析、频
域分析、随机振动、地震力风力以及反应频谱分析等。
非线性分析模组，包括：二维与三维非线性静力与动力分析。含大变形分析、塑性变形
分析、贴弹分析、裂缝分析、非线性热传与后挫曲分析等。
热传分析模组，包括：二维与三维稳态与暂态热传导、热对流与热幅射分析、计算温度
，等温线与热流量等。
电磁分析模组，包括：二维与三维，高频与低频电磁问题分析。
疲劳分析模组，包括：二维与三维结构分析，并且计算疲劳寿命、此外尚可计算裂缝在
疲劳应力下的发展趋势。
计算流力分析模组，包括：二维与三维稳态或暂态可压缩或不可压缩流的分析。并且可
以和热传分析集成做C0upling效应分析。
设计最佳分析模组，包括：二维与三维形状与大小最佳化分析与设计、结与热传灵敏度
分析等。
FFE-Statics/FFE-Dynamics/Ffe-Thermal，包括：使用FFE技术去做静力、动力与热传分

析。
　　值得一提的是Cosmos的功能虽然很强大，但它的硬件需求只是PC机，这也为企业引
进分析软件节约大量的投资。
Cosmos的集成性
　　Cosmos在CAD/DAE软件的集成上做得是比较出色的，Cosmos的基本模组产品Coswork
s与风靡全球的三维CAD软件SolidWorks已经做到了无缝集成的境界。另外Cosmos可以直
接利用Solidworks、Pro/E、IDEAS、CADKEY、AMD等三维CAD软件的几何模型，与CAE软件

ANSYS、NASTRAN、PATRAN等也可以进行数据沟通。因此COSMOS在企业以后的集成方面应
是高枕无忧的。
结论
　　CAE软件是现代化企业比较高层技术的操作，它与CAD/CAM是密不可分的，如果只抓
CAD，不抓CAE，企业的产品就摆脱不了傻大黑粗的阴影。CAD也发挥不出它的真正作用。

所以，CAE必将越来越受到企业的重视，必将成为企业竞争的有力帮手。（注：CAE其实
不只限于有限元分析，其它如动力学、运动学仿真问题也属此范畴，但本文不就这些方
面进行探讨，以后将在其它专文中论述。）

dayanta2000

我不懂这个