元计算国内外有限元软件的模块分析
建筑结构常用有限元分析软件及选择
建筑结构常用有限元分析软件及选择近些年，随着电脑的飞速发展，有限元软件的开发也是日新月异，特别是随着人们对结构分析的精确性和高端性的追求，越来越多的国内外有限元软件被结构工程师所采用。
大致整理了一下，目前国内建筑结构领域使用的计算软件有：PKPM3D3S MTS MST 同济启明星、ETABS SAP2OO0 SAFE PERF0RM-3DMIDAS STAADPRCROBOTI 一—一一~°/ / EASY FORTENANSYS ABAQUSNASTRANMARC LS-DYNA等。
其中PKPM 3D3S MTS MST同济启明星属于国内开发的软件，目前使用的也比较普遍，效果也不错；ETABS SAP2000 SAFE PERFORM-3DMIDAS STAADPROROBOT ANS YS ABAQUS NASTRAN MARC LS-D YNA是国外引进的软件，目前在国内使用的也是十分普遍，而且因为一些国人有崇洋媚外的习惯，所以相对来讲国外软件使用的更多，认可度也更高，当然，老外软件的质量起到了关键的作用。
那么这么多软件在实际使用中怎么选择呢？其实每个软件都有其独到之处，针对计算工程的不同特点，可以选择不同的分析软件，有时候可以起到事半功倍的效果。
下面就谈一下自己的一点拙见，首先是国内软件：1、在国内PKPM可以将是葵花宝典级别的。
对于多高层结构特别好用，其最大的优点，也是大家所依赖的就是可以很快的配筋并出图。
现在也可以实现一些空间结构的建模与分析，但是使用起来还是有些不方便。
早期人们一直都是用PKPM亍遍天下，只是后来随着ETABS等国外软件进来后才有人开始对其有些微词，因为很多人觉得PKPMS起来有问题，比如不同版本算的结果区别、不规则结构建模不方便啦等，但是只要是做设计的，没有人能离开PKPM勺。
2、3D3S不知道如何给它定位。
这是同济大学张其林老师开发的，可以计算的结构体系有：轻钢、厂房、多高层结构、空间钢结构、索膜结构等，可以进行中国规范校核。
(完整版)国内外主要有限元分析软件比较
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。
软件对比ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。
ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。
MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。
ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。
结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS软件与ANSYS软件的对比分析1．在世界范围内的知名度两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。
ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。
ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。
几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解
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。
各种有限元软件分析比较
Dv
选择优化变量的一些说明•来自选择设计变量 使用尽量少的设计变量。选用太多的设计变量会使得收敛 于局部最小值的可能性增加，在问题是高度非线性时甚至 会引起不收敛。显而易见，越多的设计变量需要越多的迭 代次数，从而需要更多的机时。 给设计变量定义一个合理的范围。范围过大可能不能表示 好的设计空间，而范围过小可能排除了好的设计。
序软件体系。
OpenSees程序自1999年正式推出以来，已广泛用于太平洋地震 工程研究中心和美国其它一些大学和科研机构的科研项目中，较 好的模拟了包括钢筋混凝土结构、桥梁、岩土工程在内众多的实
际工程和振动台试验项目，证明其具有较好的非线性数值模拟精度。
主要特点
主要表现在以下几个方面：
拥有丰富的材料、单元库及分析手段，可用于非线性结 构和岩土工程的分析； 便于改进，易于协同开发，保持国际同步； 基于脚本语言可以创建非常灵活的输入文件； 非黑箱操作，适用于科学研究；
有限元软件的发展趋势
• 程序面向用户的开放性。 随着商业化的提高，各软件开发 商为了扩大自己的市场份额，满足用户的需求，在软件的功 能、易用性等方面花费了大量的投资，但由于用户的要求千 差万别，不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求， 因此必须给用户一个开放的环境，允许用户根据自己的实际 情况对软件进行扩充，包括用户自定义单元特性、用户自定 义材料本构（结构本构、热本构、流体本构）、用户自定义 流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等 等。 • 求解高非线性问题。 许多工程问题如材料的破坏与失效、裂 纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分析 求解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变 （几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料、橡胶、 陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、 蠕变效应时则必须考虑材料非线性。为此国外一些公司花费 了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件，如ADINA、 ABAQUS等。它们的共同特点是具有高效的非线性求解器、 丰富而实用的非线性材料库。
有限元建模与分析技巧
中航工业飞机强度研究所
Nastran软件的版本
• 1972年，MSC Software公司获得了一个版本的 COSMIC Nastran，并推出了自己的商业化产品 MSC NASTRAN。这个版本的Nastran也是在市 场上最为著名的Nastran版本。到了八十年代， 又有另外两家公司UAI、 CSAR基于NASA的 COSMIC Nastran 源代码推出了各自的商业版 本，从而市场上形成了由主要三家Nastran供应 商（MSC，UAI和CSAR）相互竞争的局面。 Nastran是工程分析界应用最为广泛的有限元软 件，绝大多数的商业化前后处理器都对Nastran 有良好的支持，其文本格式已成为标准格式， 其计算结果也成为CAE分析的规范。
Getting Started
Basic Dynamics
Implicit Nonlinear
Installation and Operations Guide
Linear Static Analysis
Numerical Methods
Quick Reference Guide
Reference Manual
• 从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题。 有限元分析方法最早是从结构矩阵分析发展而来，逐 步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践 证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论 上也已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小， 所得的解就可足够逼近于精确值。所以近年来有限元 方法已发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗 流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个 交叉学科的问题。例如比较常见的是将温度场和结构 场之间进行耦合计算，确定由于温度场分布不均匀引 起的结构应力和变形等。
有限元软件介绍13
(3)Steady-state transport analysis 用于包括摩擦和惯性影响的稳态滚轨 分 析 (steady-state rolling solutions including frictional effect and inertia effect)；
(4)Heat transfer analysis a. Uncoupled heat transfer analysis 与应力/位移或电场无关，线性，非 线性的稳态和瞬态分析。 b. Sequentially coupled thermal stress analysis 应力/位移与温度场相关，但温度场 与应力 / 位移无关，所以，可以先分析 温度场，然后再分析应力/位移。
系统的接口
现在的有限元系统的前处理系统 都有一个与CAD/CAM相连的接口， 可以直接从CAD/CAM或其他工程绘 图软件读入数据文件，然后进入编码 转换，成为有限元系统的前处理用的 几何图形，接着就可以进行下一步的 前处理过程。
有限元系统之间的接口
此外有的有限元系统可读入其他 的有限元系统的数据文件来进行前处 理，求解和后处理。例NASTRAN可 以读入ANSYS和ABAQUS的输入文 件进行前处理，然后求解和后处理。
ADINA
• ADINA(Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis) 的开 发者为K.J.Bathe教授，也是 SAP5(Structural Analysis Program) 程 序 的 三 个 开 发 者 之 一 。
NISA/Display
B4.Response spectrum analysis, 线性 的响应谱分析； B5. Random response analysis( 随机 响应分析) 在系统固有模态的基础上计算模型 随机激励的线性化响应。
catia有限元分析模块
目 录
• catia有限元分析模块简介 • catia有限元分析模块的基本操作 • catia有限元分析模块的高级功能 • catia有限元分析模块的案例分析 • catia有限元分析模块的未来发展
01 catia有限元分析模块简 介
什么是有限元分析
有限元分析（FEA）是一种数值分析方法，用于模拟和分析复 杂结构的力学行为。它通过将连续的结构离散化为有限个小的 单元（或称为元素），然后利用数学方法来求解这些单元的响 应，从而得到整个结构的性能。
1. 建立汽车整体和局部结构的有限元模型。
03
2. 定义材料属性，包括各材料的弹性模量、泊松比、 密度和抗撞性能参数等。
案例二：汽车碰撞安全性分析
01
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03
04
3. 设定碰撞条件，如碰 撞速度、碰撞角度等。
4. 进行碰撞模拟，记录 碰撞过程中各节点的应 力、应变和位移等数据。
5. 分析碰撞结果，评估 汽车结构的安全性能。
03 catia有限元分析模块的 高级功能
非线性分析
非线性分析
能够模拟复杂的非线性行为，如塑性变形、弹性变形、超弹性等。
材料非线性
支持多种非线性材料模型，如弹塑性、粘塑性、损伤和断裂模型等。
边界条件和载荷非线性
能够处理复杂的边界条件和载荷，如随时间变化的载荷和位移约束。
动力学分析
模态分析
计算系统的固有频率和模态形状，用于评估系统 的振动特性。
CATIA有限元分析模块提供了强大的前后处理工具，可以 方便地创建和编辑模型、划分网格、定义边界条件和载荷 等，提高了分析的效率和精度。
多种求解器支持
CATIA有限元分析模块支持多种求解器，如Nastran、 Abaqus、Marc等，可以满足用户不同的分析需求。
简支梁有限元计算solidworks
简支梁有限元计算solidworks简支梁是一种常见的结构，在工程领域中广泛应用于桥梁、建筑物和机械设备等。
有限元法是一种常用的工程计算方法，可以用于对简支梁进行力学分析和结构设计。
在SolidWorks软件中，有限元分析模块可以对简支梁进行有限元计算。
该软件提供了一系列的工具和功能，使得用户可以方便地进行结构分析和优化设计。
我们需要在SolidWorks中创建简支梁的几何模型。
可以通过绘制线条、创建实体或导入外部文件等方式来构建几何模型。
在建模过程中，需要考虑梁的材料性质、截面形状和边界条件等因素。
接下来，我们可以利用SolidWorks提供的有限元分析模块对简支梁进行力学分析。
该模块可以将几何模型划分为小的有限元单元，并在每个单元内计算应力和位移等参数。
通过求解线性方程组，可以得到整个结构的力学响应。
在进行有限元计算之前，需要设置材料参数、加载条件和求解器选项等。
SolidWorks提供了多种材料模型，可以根据实际需要选择合适的材料模型。
加载条件包括外力、约束和初始条件等，可以根据实际工况进行设置。
求解器选项包括求解方法、收敛准则和迭代次数等，可以根据计算需求进行调整。
完成设置后，可以进行有限元计算。
SolidWorks会自动划分网格、求解方程组并输出计算结果。
计算结果包括应力分布、位移分布和反应力等信息，可以用于评估结构的性能和安全性。
除了基本的力学分析，SolidWorks还提供了其他功能，如模态分析、热力学分析和优化设计等。
模态分析可以用于计算简支梁的固有频率和振型，从而评估结构的动力特性。
热力学分析可以用于计算简支梁的温度分布和热应力，从而评估结构在高温环境下的性能。
优化设计可以用于改善结构的性能和减少材料的使用量。
简支梁有限元计算是一种常用的工程计算方法，可以用于对简支梁进行力学分析和结构设计。
SolidWorks软件提供了强大的有限元分析功能，可以方便地进行计算和优化。
通过合理设置材料参数、加载条件和求解器选项等，可以得到准确可靠的计算结果，并为结构设计提供重要的参考依据。
岩土工程数值模拟法-有限元程序及其计算
一、国内外常用的有限元软件简介
（三）ABAQUS
一、国内外常用的有限元软件简介
（四）ANASYS
一、国内外常用的有限元软件简介
（）NASTRAN
一、国内外常用的有限元软件简介
（六）国内有限元简介
二、二维非线性问题有限元计算
（一）程序组成及流程图
二、二维非线性问题有限元计算
（二）有限单元法的计算及数据组成 （实例分析）
有限元程序及其计算
一、国内外有限常用的元软件简介 二、二维非线性问题有限元计算
一、国内外常用的有限元软件简介
（一）SAP （二）ADIDA/ADINT （三）ABAQUS （四）ANASYS （五）NASTRAN
一、国内外常用的有限元软件简介
（一）SAP
一、国内外常用的有限元软件简介
（二）ADIDA/ADINT
谢
谢
各种有限元软件介绍
2.
ABAQUS
属,橡胶,高分子材料,复合 www.abaqus.co 材料,钢筋混凝土,可压缩超 弹性泡沫材料及土壤和岩石 问题,热传导,质量扩散,热 电耦合分析,声学分析,岩土 力学分析,压电解质分析,航 空, 汽车, 船舶, 土木, 电子, 材料成型加工,石化
支持并行
3.
CFX
CFX 是通用计算流体力学分析软件.CFX 是全球第一个在复杂几何, 航空航天,旋转机械,能源, 网格,求解这三个 CFD 传统瓶径问题上均获得重大突破的商业 CFD 石油化工,机械制造,汽车, 软件.借助于其独一无二的技术特点,领导着新一代高性能 CFD 商 生物技术, 水处理, 火灾安全,
汽车工业: 碰撞分析,气囊设 计, 乘客被动安全, 部件加工; 航空航天:鸟撞,叶片包容, 飞机结构冲击动力分析,碰 撞,坠毁,冲击爆炸及动态载 荷,火箭级间分离模拟分析, 宇宙垃圾碰撞, 特种复合材料 设计;制造业 :冲压,锻造, 铸造,切割;市政工程:地震 安全, 混凝土结构, 爆破拆除, 公路桥梁设计;国防:内弹道 和终点弹道, 装甲和反装甲系 统,穿甲弹与破甲弹设计,战 斗部结构设计,冲击波传播, 侵彻与开坑,空气,水与土壤 中爆炸,核废料容器设计等; 电子领域:跌落分析,包装设 计,热分析,电子封装;石油 工业:液体晃动,完井射孔, 管道设计,爆炸切割,事故模 拟, 海上平台设计; 其它应用:
支持并行 支持 Win/Linux/ Unix 系统
8.
MSC Fatigue
不支持并行 支持 Win/Linux/ Unix 系统
9.
MSC Dytran
高度非线性仿真分析.MSC Dytran 程序采用显示积分法并能模拟各 航空航天, 汽车, 造船, 铁路, http://www.mscs 种材料及几何非线性,同时提供拉格朗日求解器与欧拉求解器,既能 国防,核工业 模拟结构又能模拟流体.具有领先的材料流动欧拉技术,纯结构的有
基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析
基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析1.研究背景：IGBT模块的应力应变分析2.有限元分析原理1.1GBT模块的三维模型建立4.应力应变计算5.结果分析与讨论6.结论研究背景：IGBT模块的应力应变分析微电子芯片的性能和寿命对于其应用都具有重要意义，在精密电子设备中，IGBT模块是一种常见的微电子元件。
它的应力应变分析在研究其可靠性和参数变化方面尤为重要，而有限元法是解决实际工程问题的重要工具，在结构分析上备受重视。
因此，基于有限元仿真的IGBT模块的应力应变分析引起了学者们广泛的重视。
本文将通过基于有限元仿真的方法对IGBT模块的应力应变进行分析。
首先，我们将阐述有限元分析原理，然后建立IGBT模块的三维模型，之后进行应力应变计算，最后对计算结果进行分析和讨论。
希望本文可以帮助读者深入了解IGBT模块的应力应变，从而为IGBT模块的应用效用提供参考。
本章将阐明有限元分析原理。
有限元分析是一种用来计算结构设计和物理性能的精细数值分析方法，可以将实体模型在计算机中以有限多边形的有限元表示。
有限元分析可以用于解决复杂的动态、热、流体、结构等多种物理问题，例如影响IGBT模块性能的应力应变分析。
通过有限元，我们可以以较小的计算量和低精度获得准确的结果，因此有限元分析具有多方面的优势。
首先，使用有限元分析，我们可以根据给定的材料物理、力学参数计算结构变形和应力分布。
其次，对于复杂系统，有限元法能较好地模拟相邻单元之间的耦合关系，帮助我们更好地捕捉细节，提高精度。
最后，有限元分析能够有效地减少精度的损失，从而改善模拟的精度。
有限元分析是一种重要的结构分析方法，可以有效地解决实际工程问题，其在IGBT模块的应力应变分析中发挥着非常重要的作用。
本章将介绍IGBT模块的三维模型建立。
由于IGBT模块的结构考虑到几何形状的复杂性，因此三维模型建立是基于有限元仿真分析IGBT模块中应力应变的重要步骤。
首先，我们可以使用CAD软件建立IGBT模块的三维几何模型，并给出各部件的材料属性，包括弹性模量和泊松比。
四类问题有限元分析的MARC操作指南
四类问题有限元分析的MARC操作指南《有限元分析及应⽤》四类问题有限元分析的MARC操作指南曾攀(清华⼤学机械⼯程系)本操作指南是向初学者介绍MSC.MARC软件，采⽤逐步演⽰的⽅式，帮助使⽤者熟悉MSC.MARC/MENTAT的菜单操作，并通过⼀系列的实例分析帮助使⽤者逐步掌握该软件的使⽤；内容涉及四类问题：平⾯静⼒问题、空间静⼒问题、振动模态分析、材料⾮线性问题，具体内容如下。
MSC.MARC简介平⾯带孔⽅板拉伸3D带法兰⾼压油缸悬臂梁的振动斜拉桥的振动封头等温塑性成形过程1 MSC.MARC简介1.1 MSC.MARC概述MSC.MARC是功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件，具有极强的结构分析能⼒。
为满⾜⼯业界和学术界的各种需求，MSC.MARC提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运⾏的系列产品。
MSC.MARC的基本模块为MARC和MENTAT。
MSC.MARC/MARC模块是功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件求解器，体现了30年来有限元分析的理论⽅法和软件实践的完美结合。
它具有极强的结构分析能⼒：(1) 可以处理各种线性和⾮线性结构分析包括：线性/⾮线性静⼒分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动⼒响应分析、⾃动的静/动⼒接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等；(2) 它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，⼏乎每种单元都具有处理⼤变形⼏何⾮线性,材料⾮线性和包括接触在内的边界条件⾮线性以及组合的⾼度⾮线性的超强能⼒；(3) MARC的结构分析材料库提供了模拟⾦属、⾮⾦属、聚合物、岩⼟、复合材料等多种线性和⾮线性复杂材料⾏为的材料模型；(4) 分析采⽤具有⾼数值稳定性、⾼精度和快速收敛的⾼度⾮线性问题求解技术。
为了进⼀步提⾼计算精度和分析效率，MARC软件提供了多种功能强⼤的加载步长⾃适应控制技术，⾃动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动⼒响应的加载步长；(5) ⽹格⾃适应技术，以多种误差准则⾃动调节⽹格疏密，不仅可提⾼⼤型⾮线性结构分析精度，⽽且能对局部⾮线性应变集中、移动边界或接触分析提供优化的⽹格密度，既保证计算精度，同时也使⾮线性分析的计算效率⼤⼤提⾼。
DEFORM有限元分析系统软件及其应用
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DEFORM有限元分析系统软件及其应用
01 引言
03 功能特点
目录
02 基本原理 04 应用实例
05 结论
07 参考内容
目随着科学技术的发展，有限元分析方法已成为工程实践中不可或缺的工具之一。 DEFORM（Finite Element Analysis System）作为一种广泛使用的有限元分 析软件，为各类工程问题提供了高效、精确的解决方案。本次演示将详细介绍 DEFORM有限元分析系统软件的基本原理、功能特点及其在工程实践中的应用， 并展望其未来发展。
8、参与社区和论坛
ANSYS有一个活跃的社区和论坛，用户可以在其中交流经验、解决问题和学习 新技能。通过参与论坛和社区活动，用户可以与其他ANSYS用户互动，分享经 验，并从他们的成功和失败中学习。
9、持续学习和更新
ANSYS是一个不断发展的软件，新的版本和功能不断推出。为了保持竞争力并 充分利用ANSYS的功能，用户应持续学习并更新他们的技能。可以通过参加 ANSYS的培训课程、阅读最新的文献和技术文章、参加专业研讨会等方式进行 学习。
总结：
ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域。为了更 有效地使用ANSYS，本次演示介绍了包括基础知识、模块选择、模型优化、材 料行为模拟、高效求解、可视化分析、脚本语言掌握、社区参与以及持续学习 在内的应用技巧。希望这些技巧能够帮助用户更好地利用ANSYS进行工程模拟 和分析。
4、精确模拟材料行为
在ANSYS中，用户可以模拟各种材料行为，包括弹性、塑性和热响应等。为了 得到准确的结果，需要定义材料的属性，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。 此外，还可以考虑材料在不同条件下的行为，如温度、压力和应变率等。
专业的有限元分析软件_SAMCEF
100航空制造技术·2008 年第11 期专业的有限元分析软件——SAMCEFSAMTECH 软件有限公司Professional Finite Element Analysis Software —— SAMCEFSAMCEF 软件组成模块SAMCEF 是专业的有限元分析软件，包含以下几部分模块：1 专业便捷的有限元前后处理平台SAMCEF FieldSAMCEF Field 是一个完整的前后处理环境，其功能包括几何定义、分析数据创建、网格生成、作业管理以及结果后处理等。
它支持各种CAD 到CAE 模型的导入，以及各种格式结果文件和图表的输出。
作为一个开放式的环境，SAMCEF Field 通过非常直观的导航功能，为用户进行机构和结构的设计与仿真分析提供了一个必要工具。
2 有限元分析模块（1）SAMCEF Linear。
SAMCEF Linear 是机械系统通用线性分析软件包，其功能包括结构线性静力学分析、模态响应、线性动力学分析、随机响应和屈曲稳定性分析等。
·SAMCEF ASEF:线性静力分析模块，同时也允许接触条件和非线性效应的建模，例如预应力或刚化等。
·SAMCEF DYNAM:模态动力学分析模块，可用于振动频率和振动模态的分析；·SAMCEF STABI:用于计算临界屈曲载荷和相应模态的模块；·SAMCEF REPDYN:动力学、瞬态、谐振以及地震响应分析模块。
·SAMCEF SPECTRAL:基于功率谱密度的随机响应和疲劳分析模块。
（2）SAMCEF Mecano。
SAMCEF Mecano 是通用非线性有限元分析及柔性多体动力学分析软件包。
该软件可以提供下列专业领域的具体分析：·Mecano Structure ：用于非线性的结构分析，包括完善的非线性材料模型库，同时还集成了先进的用于包含摩擦或无摩擦的刚体/刚体、刚体/柔体以及柔性体/柔性体的接触算法。
有限元软件应用范围及发展趋势
有限元软件应用范围及发展趋势学号：姓名：学号：2009年10月有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。
有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。
有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。
20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法＋分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。
不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。
对于不同物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤是相同的，只是具体公式推导和运算求解不同。
有限元分析
第3章绞车卷筒建模与有限元分析3.1绞车卷筒建模3.1.1 UG NX软件介绍UG NX是美国UGS公司PLM产品的核心组成部分。
Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是美国一家全球著名的MCAD供应商。
PLM Solutions 可以提供具有强大生命力的产品全生命周期管理（PLM)解决方案。
包括产品开发、制造规划、产品数据管理、电子商务等的产品解决方案，而且还提供了一整套面向产品的完善服务。
UG软件为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发（VPD)的理念提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完善的解决方案。
UG由19版开始改为NX1.0，此后又相继开发了NX2，NX3等。
UG NX的每一个版本均是对前一个版本的更新，在功能上有所增加。
伴随着UG版本的不断更新和功能的不断补充，促使该软件朝着专业化和智能化的方向发展，其主要技术特点如下。
（1）智能化的操作系统UG NX 具有良好的用户界面，绝大多数功能都能通过图标来实现，并且在进行对象操作时，具有自动推理功能。
同时，在每个操作步骤中，在绘图区上方的信息栏和提示栏中将有提示操作信息，便于用户做出正确的选择。
（2）建模的灵活性UG NX 是以基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，能用参数驱动。
并且该软件具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAM/CAE等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。
该软件采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何模型与参数化建模融为一体。
并且在曲面建模设计领域中，曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型，体现了UG NX 的极大地优越性。
(3)集成的功能设计功能UG NX 出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图，并且能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉子说明等。
有限元分析技术
第二章有限元分析技术2.1概述有限单元法（Finite Element Method, FEM）是一种以计算机为手段，通过离散化将研究对象变换成一个与原结构近似的数学模型，再经过一系列规范化的步骤以求解应力，应变和位移等参数的数值计算方法。
它是一种通用的近似计算方法，也是解决工程实际问题的强有力的数值计算工具之一。
目前，FEM在航空，航天，机械，汽车，铁路，船舶，交通，建筑，电子，地质矿产，水利水电，石油化工，生物医学以及科学研究领域得到了非常广泛的应用，并越来越受到业界的高度重视。
有限元分析的一般过程如图2-1所示：根据有限元分析的一般过程，在实际应用中主要有两中解决方案：编写程序和应用有限元分析软件。
对于工科类学生而言，大多以应用工程软件为主。
其优点是，学生通过使用软件，可以容易的解决一般的工程实际问题，学习时间短，效率高，但缺点是无法洞察软件所蕴涵的有限元分析理论。
限于篇幅，本章以介绍软件应用为主。
用于有限元分析的应用软件很多，如SAP 5，ADINA，ANSYS，ALGOR，ABACUS，MARK，NASTRAN ，ASKA 等。
其中，ANSYS 是由美国ANSYS 公司研制开发的大型通用有限元分析软件，是目前市场上最流行，功能最强大的有限元分析软件之一，已广泛应用于多种学科及工程领域。
它不但具有强大的前置处理，求解和后置处理功能，而且提供二次开发工具，并提供多种与CAD 直接转换的接口。
因此，本章主要介绍ANSYS8.0软件的几个基本模块的使用和具体操作。
希望通过三个实训模块的练习，使学生了解有限元分析的基本过程，并初步学会使用和操作ANSYS8.0分析软件。
2.2实训1——衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS 软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。
有限元软件在建筑结构建模应用——有限元分析软件与国内结构设计软件的区别
有限元软件在建筑结构建模应用——有限元分析软件与国内结构设计软件的区别摘要：本文以Etabs、Sap2000、Midas等有限元软件的精细化模型为背景，与国内传统设计软件PKPM和YJK的工程应用进行对比，总结了复杂结构建立模型过程中需要注意的问题，简要介绍了国内外设计流程的区别，对国内工程师承接国外工程设计有一定参考意义。
关键词：建筑结构建模有限元软件刚性隔板0 引言由于国内建筑行业发展迅猛，设计周期短，对模型建立、检查往往停留在整体指标及荷载是否有遗漏等较浅的层面，这对结构设计有一定的安全隐患。
实际上，建筑结构模型的建立对结构内力有很大程度的影响，更合理的模型模拟对结构安全度有很大程度的提升。
而不合理的模拟有时表面上减少了工程造价，实际上对结构安全的牺牲往往超出工程师的预估。
1建模对比Etabs、Sap2000、Midas是完全集成的面向对象的分析、设计、优化和数字环境的结构分析和设计软件。
可以采用平面、立面和自定义视平面进行功能强大的3D建模（如右图）。
传统软件PKPM及YJK基本上仍然是2D建模结合3D视图功能。
前者是真正基于有限元理论基础上开发的工程应用软件，在材料定义、边界条件等应用上完全由工程师进行定义，而后者是完全由国内市场所需，将内力分析与设计高度融合，实现快速设计快速出图。
a.在异形洞口、构件边角部应对单元划分适当加密，防止应力过度集中现象导致设计结果偏差过大。
b.单元大小变化趋势不宜过大，矩形单元的精度通常高于三角形单元。
2模型要素PKPM及YJK软件是结构类软件的特例，极大的促进了工程设计速度并减少了工程师的工作量。
但在国际上，通常，通过有限元软件建立的建筑结构模型，需工程师考虑以下方面（如右图所示的Etabs扩展功能，可以快速找到相应建模定义模块，而YJK和PKPM相对繁琐，集成度较低）：材料属性定义a.结构刚度的构成（材料属性及本构关系的定义、梁柱等线单元、板墙等壳单元）；b.楼板的近似模拟（刚性隔板及半刚性隔板、刚性板、弹性板、膜单元等）；c.节点约束及单元局部坐标系；d.刚域指定；e.质量源；f.静力荷载及伪静力荷载（恒荷、附加恒荷、活荷载、风、地震等等）；g.温度作用及混凝土徐变、收缩；h.结构模态（自振周期）；i.P-Δ效应；j.指定施工次序等；k.承载力极限状态荷载组合及正常使用极限状态荷载组合；l.设计的适用规范及标准。
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元计算----国内外有限元软件的模块分析6.1、ANSYS 的模块分析ANSYS 是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
图3-1 ANSYS 的模块分类ANSYS CFX 是全球第一个通过 ISO9001 质量认证的大型商业 CFD 软件，拥有诸如气蚀、多孔介质、相间传质、非牛顿流、动静干涉、真实气体等大批实用模型，可解决航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域中的大量物理问题。
ANSYS CFX 可以解决以下物理问题：可压与不可压流体；耦合传热；热辐射；多相流；粒子输送过程；化学反应和燃烧。
CFX 自从被纳入 ANSYS 产品大家族后，不到得到改进和完善，目前不需要第三方工具，能与 ANSYS 结构软件直接进行各种流固耦合分析。
另外，CFX 可以为旋转机械客户提供从设计，网格，求解到后处理的专业解决方案。
POLYFLOW 用于塑料、树脂等粘弹性材料的流动模拟，可解决关于挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。
也可用于模拟聚合物问题的流动，可进行聚合物熔化、石油、洗涤剂、印墨、悬浮物、泥土、液态食品原料及熔融玻璃的流动模拟。
POLYFLOW 具有以下特点：POLYFLOW 具有多种多样的粘性模型、内容丰富的粘弹性材料库，这个数据库每年都在不断地进行更新；POLYFLOW 在模拟复杂的流变特性流体或者粘弹性流体的时候，主要具有三种模型：广义牛顿模型；屈服应力模型；粘弹性模型 (拥有多种可扩展的特性)；POLYFLOW 应用范围极其广泛：热传输；挤出成型；共挤出成型；吹塑成型；流涎薄膜；纺丝；热成型；涂复成型；模压成型；共混；反应加工；渗流；玻璃熔炉中的流动；轮胎面的制造与设计；其它。
FLUENT 用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。
灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使 FLUENT 在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
FLUENT 具有如下特点：FLUENT 软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法，而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法；FLUENT 软件具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等；FLUENT 软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术。
FLUENT 软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件，余下的网格变化完全由解算器自动生成。
网格变形方式有三种：弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。
其局部网格重生式是 FLUENT 所独有的，而且用途广泛，可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题。
Airpak面向 HVAC（供暖通风和空气调节）领域工程师的专业人工环境系统分析软件，可以精确地模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象。
应用领域：建筑、汽车、楼宇、化学、环境、加工、采矿、造纸、石油、制药、电站、办公、半导体、通讯、运输等行业。
Icepak面向工程师开发的专业电子产品热分析软件，可以模拟自然对流/强迫对流/混合对流、热传导、热辐射、层流/湍流、稳态/非稳态等流动现象。
应用领域：通讯、计算机、通用电器、汽车及航空电子设备等领域。
Mixsim具有多种桨叶处理模型，包括黑箱模型、多重参考系模型、滑移网格模型，可以计算多种搅拌问题，如单相流体、混合物、泥沙、带有化学反应的搅拌问题等。
在计算完成之后，能够直接得到叶片上的扭矩，以及转动所需要的功率。
应用领域：风电、计算机、汽车、电站等领域。
Blade-Gen 为叶片设计工程师提供了使用方便、功能强大的叶片设计工具，还为客户提供了有各种工业常见的叶片模扳，可以直接调用。
应用领域：涡轮机械（叶片）。
Coolsim面向数据中心的大量计算设备的制冷审核服务软件，其制冷目标是为放置设备的支架柜提供足够的特定可接受温度范围内的冷空气。
应用领域：有大量计算设备包括服务器，通讯设备和存储设备的数据中心等。
CART3D 是 NASA 研究中心开发的专门用于飞行器概念和初步设计的气动设计软件。
CART3D 求解可压的无粘欧拉方程，适用于亚、跨、超音速等各种流速的外气动分析。
应用领域：航空航天、飞机制造等。
Flow lab 是定位于帮助教授流体力学和运输现象的一个计算流体力学(CFD) 软件包。
应用领域：高校有限元教学。
ANSOFT 是以电磁技术为核心的专业电子设计自动化（EDA）软件，是全球最大的专业射频/微波、信号完整性/电源完整性、电磁兼容和电磁干扰、电磁场及机电元件与系统仿真软件。
应用领域：航空航天、国防、集成电路、通讯、电机、汽车、船舶及机电系统设计。
HFSS 是帮助工程师们高效地设计各种高频结构的软件，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。
应用领域：航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域。
Simplorer是一个功能强大的跨学科多领域的高性能系统仿真软件。
应用领域：航空航天、电力电子装置及系统、汽车电子与系统、船舶装置与控制系统、军事装备仿真。
Q3D 结合 HFSS、Ansoft Designer 以及Nexxim为高速、高性能互联设计提供全面电磁解决方案。
包括 IC 封装（如引脚、bond wires）、PCB 板布线及各种连接器、接插件、电缆、传输系统设计。
对 IC 设计中的关键元件如平面螺旋电感、通孔、连线、片上电容等实现设计优化、虚拟仿真，并最终达到一次成功。
应用领域：高性能半导体行业。
Ansoft Designer 第一个将高频电路系统、版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个环境的设计工具，实现了“所见即所得”的自动化版图功能，版图与原理图自动同步，大大提高了版图设计效率。
应用领域：频率合成器，锁相环，通信系统，雷达系统以及放大器，混频器，滤波器，移相器，功率分配器，合成器和微带天线等。
Maxwell 3D 业界最佳的高性能三维电磁设计软件。
可以分析涡流、位移电流，得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。
同时也可以给出整个相位的磁力线、B 和 H 分布图、能量密度、温度分布等图形结果。
应用领域：传感器、激励器、电动机、变压器、以及其他工业控制系统。
SIwave是解决高速开关所产生的谐振、电源/地反弹、同步开关噪声、反射及线间耦合与板间耦合等问题的全波整板分析工具。
应用领域：产生各种电磁高频的领域。
Nexxim是针对射频/数模混合集成电路以及高性能信号完整性等领域应用领域的新一代产品。
应用领域：产生各种集成电路的领域。
Maxwell 2D 是一个功能强大、结果精确、易于使用的二维电磁场有限元分析软件。
应用领域：激励器、传感器、电机以及永磁体等。
TPA 是为 IC、封装和系统设计人员提供的专门工具，让工程师在投产之前就能准确地确定整个封装的电器性能。
应用领域：半导体行业。
ANSYS ASAS 为海洋结构工程师提供了近海结构物设计建造方面广泛的分析功能。
应用领域：自升式钻井船、混凝土重力式海洋平台、浮式生产储油船（FPSO）、张力腿平台、半潜式海洋平台以及船舶等。
ANSYS TAS 热分析系统是一个计算机设计系统，模拟几乎所有的热问题。
应用领域：产生热问题的领域。
ANSYS Rigid Dynamics 是柔性体动力学（瞬态动力学）分析软件、可用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组织的动力学响应。
应用领域：结构力学领域。
6.2、ADINA 的模块分析ADINA 是一个单机系统的程序，用于进行固体、结构、流体以及结构相互作用的流体流动的复杂有限元分析。
可为固体、桁架、梁、管道、金属板、壳体和缝隙提供了多样化和通用的有限元，材料模型有金属、土壤与岩石、塑料、橡胶、织物、木材、陶瓷和混凝土可选。
图 3-2 ADINA 的模块分类ADINA-F 是计算流体动力学求解模块。
可用于求解稳态/瞬态、层流/湍流、有限元/控制体积(Lagrange/Euler/ALE 物质与参考构形关系) 、牛顿/非牛顿流体、不可压缩流动、微可压缩流动、低速可压缩流动、高速可压缩流动、各种湍流模型、自然/强迫对流、气/液相变、气蚀等问题应用领域：机械工业（压缩机流固耦合瞬态流场计算、水轮机导叶在水中模态计算）、汽车工业（汽车风阻系数的计算）、航空航天工业（高马赫数流动分析、旋转机械流场分析）、石油化工（流致管道失稳计算、罐体晃动流固耦合计算）、生物医学（动脉瘤中的血液流动、粒细胞在毛细血管中的运动和变形）、岩土工程（瞬态非饱和渗流计算、基坑降排水过程模拟）材料加工（吹塑成形）等。
ANDIN-T 是热分析模块。
可用于求解稳态/瞬态、热传导/对流/辐射、相变、流体介质中的辐射（几何示踪理论）、焦耳热、用户自定义热属性等问题。
应用领域：汽车工业（刹车盘刹车过程中的摩擦热和应力计算、车灯流体辐射热分析）、材料加工（油底壳零件成形）等。
ADINA-TMC 是热/结构耦合分析模块。
可用于求解热应力、塑性功热转化/ 摩擦生热、热电耦合、压电分析等问题。
应用领域：汽车工业（刹车盘刹车过程中的摩擦热和应力计算、汽车转向杆橡胶接触大变形分析、刹车防抱死系统工作过程仿真）、材料加工（U 型零件成形）、密封器械（发动机垫片密封状态分析、环形密封圈密封压力计算）等。
ADINA-FSI 是流体/结构耦合分析模块。
可用于求解势流体与结构耦合求解、不可压缩流体/微压缩流体/低速可压缩流体/高速可压缩流体与结构耦合求解、各种流体与多孔介质材料的耦合问题，是功能最强大的求解流体耦合问题的商业软件。
应用领域：机械工业（压缩机流固耦合瞬态流场计算、水轮机导叶在水中模态计算）、汽车工业（汽车风阻系数的计算）、航空航天工业（高马赫数流动分析、旋转机械流场分析、循环对称结构非线性模态分析）、石油化工（罐体晃动流固耦合计算）、生物医学（动脉瘤中的血液流动、粒细胞在毛细血管中的运动和变形、动脉阀的工作过程）、岩土工程（瞬态非饱和渗流计算、基坑降排水过程模拟、瞬态非饱和渗流计算）、材料加工（吹塑成形、油底壳零件成形）、密封器械（应用流固耦合计算密封性能）、减震阻尼（阀片运动过程中流固耦合计算）等。