有限元软件介绍和比较

有限元软件介绍和比较

一、msc/patran+nastran, ansys, abaqus 三者的比较

俺最喜欢的是msc/patran+nastran，因为当年国内飞机公司最先引进的就是nastran，其菜单式的操作，比用手写有限元程序，爽多了！！特别是建立飞机这类巨大型结构，可以说，只有patran的建模最强！！（有人在仿真说abaqus能建整个飞机模型，哈哈，吹牛不上税，就凭其目前功能，要花一百年！！）

另外，msc财大气粗，其教程是手把手式，航空上最常用的有限元分析，都有现成的例题，step by step，傻瓜都会很快地入门！！由于其广泛应用于航空航天/汽车工业，所以，至今为止，如果要学CAE软件，俺认为应首选msc/patran+nastran。

与patran+nastran相比，ansys的界面就低了一些，操作也没有patran舒服。不过，差别不是很大。ansys据俺的体会，唯一的强项就是多场耦合。其他的功能，

msc/patran+nastran都有。不过，ansys的apdl语言比较高级，是其最大优势，或者说，msc 应向这一方向发展！！不过，apdl最开始学也很费事，得一条一条查，一条一条记，这个过程没有两三个月下不来。由此，ansys的清爽度比msc差一些。

abaqus，如果自己用手编写过有限元程序的，入门应该不难。其命令格式，跟自己用手编程序一个套路。abaqus的强项是其分析功能很全面，特别是非线性部分，基本上都包含了。abaqus最大的缺点是上手慢，其教程太差，除了几本手册，基本上等于没有教程。要学abaqus，其时间要比msc, ansys长多了！！现在看，学abaqus实在没什么省时间的方法（比如它的 training lecture，一本250$，买来一看，气晕俺，还没手册说得详细！！），所以唯一的笨方法就是要看手册啦。(如果说msc是windows点鼠标时代的水平，abaqus就是敲dos命令的原始时代。不过，如果愣要用非线性分析，而nastran/ansys都没用，也只能用abaqus了。估计几年后，其CAE应能发展patran的水平，其教程应有step by step的水平。否则，为了一个非线性，多花数倍的时间，实在不爽！！或者说，花一辈子时间，才会用其中一部分功能，真可谓生也有涯，学也无涯，以有涯学无涯，不如不学算了！！

二、MSC.PATRAN和ANSYS比较

MSC.PATRAN最早由美国宇航局(NASA)倡导开发的, 是工业领域最著名的并行框架式有限元前后处理及分析系统，其开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化身和交互图形界面集于一身，构成一个完整 CAE集成环境。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Algor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

在建立复杂模型上ANSYS不如PATRAN，但PATRAN很繁琐。ANSYS比较适合于教学和科研，但ANSYS的求解效率确实不如NASTRAN。所以NASTRAN比较适合于工程。比较如下：

1、PATRAN界面层次分明，建模思路清晰；ANSYS界面菜单重叠、繁杂、互相覆盖，建模思路交替杂乱，条理不清。

2、PATRAN在一个界面内完成所有的同类模型（Geo. Fem BC. Mat. Prop.等各自为一类）操作。而ANSYS要重复打开和关闭多个相互重叠覆盖的界面，才能完成一个特征的创建和参数的输入等操作，非常烦琐。

3、PATRAN将计算任务提交给NASTRAN在后台运算后，在前台PATRAN仍然可以进行各种建模操作。而ANSYS提交了计算任务后，就不能再使用其前后处理功能。ANSYS的使用效率就大大地降低。

4、PATRAN可以根据问题的具体情况，采用灵活的建模方式。点、线、面和实体之间，没有任何创建顺序的限制，底层的几何特征对上层的几何特征没 "{>有必然的约束，可以随意删除底层特征。而ANSYS几何体的创建采用由底向上（point-line-surface-solid）的模式，不能删除底层几何特征（例如，由面生成体后，不能再对面进行删改），给修改模型增加了困难。同时，无疑会增大模型文件。

5、PATRAN伴随着许多功能菜单有一系列相应的图标，建模操作方便明晰。ANSYS 无图标，建立几何特征和有限元特征时，辅助选项少。例如，创建线时，只有1种点与点相连生成线的方法，因此必须先有点points。再如，选取线与线的相交点时，相交线都自动被删除，而很多时候，这些线是不能删除的。

6、PATRAN中Geometry和FEM的每一个操作中，有关的选项多。可以利用各种不同的选项构造出复杂的和更精确的Geometry模型和FEM模型。而ANSYS的每个操作，选项都较少，建立复杂模型既困难又麻烦。

7、PATRAN的所有操作不受模型复杂程度的限制，ANSYS的Boolean运算，对于较复杂体，并不能多次地进行运算，主要对简单的几何体比较有效。因此，当建立较大的模型时，比较困难。

8、PATRAN中的Group可以作为一个独立的模型，并在其中添加各种特性参数。GROUP可以象1个特征一样进行Copy 、Translate、Revolve、Mirror等运算,对于创建包含相同几何结构的模型，非常简便。而ANSYS中的Component只能作为一个同类特征（Point、Line、 Surface、Solid）的集合，没有Transform功能。

9、ANSYS没有模型的装配功能。相应于PATRAN中的Group，ANSYS是omponent。但在建立Component之前，首先必须是已经建立了大的模型（装配模型），然后在模型中选取指定类型的1种几何特征（point、line、surface、solid）或者有限元特征(node、element)，要先有大的装配模型，后有小的部件模型。不能先建立一个空的Component,然后在其中建立模型。这与装配的要求正相反。 |

10、PATRAN可以在不同的Group中输入.db文件，然后组装在一起，便于建立复杂结构模型和多人并行协同工作。ANSYS没有输入多个.db文件的功能，不能多个人同时建立模型的不同Part部分的.db文件，然后输入一个新文件中组装在一起。

11、PATRAN的几何建模思路和术语同CAD的基本相同。现在CAD/CAE往往紧密相连，CAD软件非常普及的情况下，学会用CAD之后，就很快可以学会用PATRAN建立几何模型。MSC软件可以更紧密地同CAD软件结合在一起。而ANSYS的建模思路和术语与CAD几乎完全不同。

12、ANSYS中需要用户选择确定的单元繁多，凌乱。而NASTRAN虽然提供的单元更多，但根据输入的特性、边界条件和结果求解方式等，在后台自动选取单元类型，因此在PATRAN 中简化了有限元模型建立过程，同时也使得模型更准确。

13、PATRAN中进行检查验证最后以图形的形式直观准确地显示出来。而ANSYS绝大部分检查不以图形方式显示，只是以List形式列表。

14、PATRAN中输入参数，既可以离散的形式，也可以通过Field这项功能以解析式PCL FUNCTION的形式，这对于在模型的大范围内输入与模型形状有关的变化参数，既简便又准确。而ANSYS只有离散输入形式。

15、PATRAN中特性Property的修改方便，不需要进入Geometry和FEM中，直接调出相应的Property修改有关的参数即可。而在ANSYS中修改单元特性，要求再选取相应的单元，重新设置参数，经过多次的界面转换。

16、PATRAN中几何模型与有限元模型可以完全脱离，可以单独对几何模型进行各种操作运算而不涉及有限元模型。而在ANSYS中有限元模型完全从属于几何模型，两者连在一起，不能随意改动几何体，无形中会增大.db文件。