幾款常用有限元軟件的比較
經常有朋友問到常用幾款有限元軟件的優劣問題，筆者也很關注，也用過一些常用軟件，下面首先轉發網上一些朋友對於常用有限元軟件的評價，最後表明自己的觀點。
下面是網上一些朋友的評價。
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目前流行的CAE分析軟件主要有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。以下為對這些常用的軟件進行的比較和評價：
LSTC公司的LS-DYNA系列軟件。
LSDYNA長於衝擊、接觸等非線性動力分析。LS-DYNA是一個通用顯式非線性動力分析有限元程序，最初是1976年在美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室由J.O.Hallquist主持開發完成的，主要目的是為核武器的彈頭設計提供分析工具，後經多次擴充和改進，計算功能更為強大。雖然該軟件聲稱可以求解各種三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成型等接觸非線性、衝擊載荷非線性和材料非線性問題，但實際上它在爆炸衝擊方面，功能相對較弱，其歐拉混合單元中目前最多隻能容許三種物質，邊界處理很粗糙，在拉格朗日——歐拉結合方面不如DYTRAN靈活。
MSC.software公司的DYTRAN軟件
在同類軟件中，DYTRAN在高度非線性、流固耦合方面有獨特之處。MSC.DYTRAN程序是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷蘭PISCES;INTERNATIONAL公司開發的PICSES的高級流體動力學和流體結構相互作用功能，還在PISCES的歐拉模式算法基礎上，開發了物質流動算法和流固耦合算法發展而來的。但是，由於MSC.DYTRAN是一個混合物，在繼承了LS-DYNA3D與PISCES優點的同時，也繼承了其不足。首先，材料模型不豐富，對於岩土類處理尤其差，雖然提供了用戶材料模型接口，但由於程序本身的缺陷，難於將反映材料特性的模型加上去；其次，沒有二維計算功能，軸對稱問題也只能按三維問題處理，使計算量大幅度增加；在處理衝擊問題的接觸算法上遠不如當前版的LS-DYNA3D全面。
HKS公司的ABAQUS軟件
ABAQUS是一套先進的通用有限元系統，屬於高端CAE軟件。它長於非線性有限元分析,可以分析複雜的固體力學和結構力學系統，特別是能夠駕馭非常龐大的複雜問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統級的分析和研究，其系統級分析的特點相對於其他分析軟件來說是獨一無二的。需要指出的是，ABAQUS對爆炸與衝擊過程的模擬相對不如DYTRAN和LS-DYNA3D。
ADINA
ADINA是近年來發展最快的有限元軟件，它獨創有許多特殊解法, 如勁度穩定法(Stiffness Stabilization),自動步進法(Automatic Time Stepping),外力-變位同步控制法(Load-Displacement Control)以及BFGS梯度矩陣更新法,使得複雜的非線性問題(如接觸,塑性及破壞等), 具有快速且幾乎絕對收斂的特性, 且程式具有穩定的自動參數計算,用戶無需頭痛於調整各項參數。另外值得一提的就是它有源代碼，我們可以對程序進行改造，滿足特殊的需求。
NASTRAN
NASTRAN是大型通用結構有限元分析軟件，也是全球CAE工業標準的原代碼程序。NASTRAN系統長於線性有限元分析和動力計算，因為和NASA(美國國家宇航局)的特殊關係，它在航空航天領域有著崇高的地位。NASTRAN的求解器效率比ANSYS高一些。
ANSYS
ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析於一體的大型通用有限元分析軟件，發展了很多版本，但是它們核心的計算部分變化不大，只是模塊越來越多，這些模塊並不是ANSYS公司自己搞的，而是把別人的東西買來集成到自己的環境裡。ANSYS系統擅長於多物理場和非線性問題的有限元分析,在鐵道，建築和壓力容器方面應用較多。
Algor
ALGOR屬於中高檔CAE分析軟件，在汽車，電子, 航空航天，醫學，日用品生產，軍事，電力系統，石油，大型建築以及微電子機械系統等諸多領域中均有廣泛應用。它最大的特點是易學易用，界面友好，操作簡單，這可以極大提高軟件應用者在工程實際中的效率。
COSMOS
Cosmos相對影響比較小,但Cosmos的最大特點是運算速度快，這是其他軟件所不能比擬的。Cosmos的研發者將保證收斂的迭代法--又稱做快速有限元法導入COSMOS的產品之中，使新的有限元分析軟件對磁盤空間上的要求大幅降低，佔用計算機系統的內存也大大減少，因此分析速度大幅加快，超越傳統甚多。
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下面是一些CAE軟件用戶的體會。
如果要學CAE軟件，俺認為應首選msc/patran+nastran。
ansys據俺的體會，唯一的強項就是多場耦合。不過，ansys的apdl語言比較高級，是其最大優勢。
abaqus的強項是其分析功能很全面，特別是非線性部分，基本上都包含了。abaqus最大的缺點是上手慢，其教程太差，除了幾本手冊，基本上等於沒有教程。如果愣要用非線性分析，而nastran/ansys都沒用，也只能用abaqus了。abaqus解決岩土、混凝土等的非線性問題比marc要好，光本構就一大堆，而且例子也多，而ansys岩土能力為零。
汽車領域90%以上的LICENSE是hypermesh+nastran。HYPERMESH是萬金油，在汽車領域的另外常用搭配是 HYPERMESH+ABAQUS也佔相當比重。
鄙人是先用MARC/Mentat，後用ABAQUS/Patran。在做學術問題的時候，更傾向於使用ABAQUS求解。對於習慣於使用數據輸入文件的人來說，在模型比較簡單情況下，ABAQUS有一定的優勢。因為MARC的輸入文件要比ABAQUS難讀懂，工況的變化也不如ABAQUS靈活。但是，MARC 的求解器速度非常地快，類似的問題要比ABAQUS快幾倍。Mentat的網格劃分功能也十分地強。其功能絕對不比Partran差。
Patran的通用性遠比MARC強。它可以產生Nastran，ABAQUS，MARC等所需的文件，也可以讀取它們的結果文件。有的時候我就是先採用 Mentat生成網格(尤其是不規則邊界的模型)，然後再用Patran將網格數據轉化成ABAQUS的輸入文件。在大多數情況下，其速度要比單獨用 Patran快而且網格的質量也較好。
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下面是筆者的體會。
對於上述軟件，筆者大部分都用過，不過用得最多的還是ANSYS，所以還是把這些軟件與ANSYS比較來談。
LS-DYNA,是公認的計算衝擊，碰撞問題的很牛的軟件。ANSYS也的確購買了它的求解器進行衝擊，碰撞問題的計算。不過，在ANSYS WORKBENCH中的AUTODYN軟件計算衝擊，碰撞的功能與LS-DNYA相似，也非常好。該軟件不僅具有FEM求解器，也具有有限體積求解器用於計算流體，以及無網格方法進行爆炸的仿真，做得非常好，並不比LS-DYNA差。
ABAQUS，非線性計算的行家。筆者使用ABAQUS，印象最深的是它對於多載荷步的計算和規劃，以及它的軟件設計思想，非常嚴密而且直觀。而筆者在用ANSYS進行結構非線性計算的時候，則總要進行很多參數的設置，也比較容易不收斂。我想，如果做非線性結構分析，ABAQUS的確無可替代。
NASTRAN,結構分析做得很好，用起來感覺不出與ANSYS有多大的差別。在中國也佔領了相當大的用戶市場，筆者用它做分析，沒有很特別的感覺。
COSMOS，多物理場分析專家。計算速度飛快，設置耦合條件也很好，操作也很方便。有時候感覺是太方便了，都有點不習慣。不過筆者也只是在七，八年以前用過，並沒有用得很深入。
HYPERMESH，前處理專家。在網格劃分方面，恐怕沒有哪個軟件可與之匹敵。其對網格的精密而底層的控制，令人歎為觀止。所以，設若要做幾何清理，劃分網格，HYPERMESH的確是首選。
MARC，據說是做非線性很牛的軟件。只是操作界面實在不敢恭維，用起來很費勁，以至於筆者都很難去感受它的優點。
ANSYS，是筆者用得最多的軟件。當初筆者之所以用ANSYS，是因為做博士論文要用多物理場耦合，而ANSYS做多物理場耦合的確非常好。在近些年，ANSYS相繼收購了一堆很牛的軟件，現在對於流體分析，電磁分析，以及瞬態動力學分析已經很強大。至於熱分析則很一般，對於岩土結構的靜力學計算也不過爾爾。
我想，很難評價哪個軟件好，哪個軟件不好。就一般使用而言，NASTRAN,ABAQUS,ANSYS感覺都差不多，界面都很友好，操作都很方便。如果說最明顯的感覺，就是ANSYS做得很全面，流體分析，電磁分析，多物理場分析超級強大，而非線性分析弱一些；ABAQUS非線性分析最厲害；而NASTRAN則很正規，用戶多，但是沒有很特別的感覺。蘿蔔白菜，各有所愛，只是看我們接觸哪個最早，使用最多一些。正因為如此，所以有限元軟件領域才沒有只被哪個軟件所壟斷，呈現出百家爭鳴的局面，這就很好。也正如世界上有十幾億小孩，到底哪個孩子好呢？我想，我們都會認為，自己的孩子最好
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