西工大研究生课程《飞机结构强度分析有限元方法与软件实现》考试题答案

及高级对称分析模块。全球功能最强大，应用最广的多学科仿真，只是在国内市场推广做的 没国外好。 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。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。 （4）ADINA ADINA 软件出现于上个世纪 70 年代，以有限元理论为基础，通过求解力学线性、非线 性方程组的方式获得固体力学、结构力学、温度场问题的数值解。ADINA 作为一款基于力学 的计算软件，具有将近 40 年的开发和应用历史，逐步开发 CFD 流体动力学求解模块、电磁 场 EM 求解模块、耦合求解模块，在全球具有众多知名用户用于产品设计、科学研究。 ADINA 是近年来发展最快的有限元软件，它独创有许多特殊解法 , 如劲度稳定法 (Stiffness Stabilization), 自动步进法 (Automatic Time Stepping), 外力 - 变位同步控制法 (LoadDisplacement Control)以及 BFGS 梯度矩阵更新法,使得复杂的非线性问题(如接触,塑性及破坏 等), 具有快速且几乎绝对收敛的特性, 且程式具有稳定的自动参数计算,用户无需头痛于调 整各项参数。 另外值得一提的就是它有源代码， 我们可以对程序进行改造， 满足特殊的需求。 （5）DYTRAN MSC Dytran 是 MSC.Software 公司的核心产品之一， 专门适用于高速瞬态非线性动力问 题， 瞬态流固耦合问题的数值仿真。MSC Dytran 是一个用于分析高度非线性、瞬态动力响 应的大型通用三维有限元程序。 MSC.Dytran 可以十分方便地处理多个构件相互接触问题， 接 触界面可以扩大、缩小、考虑摩擦、分离及粘结。 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。 （6）LS-DYNA 系列软件 LS-DYNA 长于冲击、接触等非线性动力分析。LS-DYNA 程序 960 版（现在已经有 971 版 了）是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变） 、材料非线性（140 多种材料动态 模型）和接触非线性（50 多种）程序。它以 Lagrange 算法为主，兼有 ALE 和 Euler 算法；以 显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以 非线性动力分析为主， 兼有静力分析功能 （如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的 回弹计算） ；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。是显式动力学程序的鼻 祖和先驱，在该领域仍然无出其右者。 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。 （7）ALGOR ALGOR 属于中高档 CAE 分析软件， 在汽车， 电子, 航空航天， 医学， 日用品生产， 军事，
飞机结构强度分析有限元方法与软件实现
姓名：柴睿 学院：航空学院 学号：2015250008 1、简要介绍一些飞：在飞机结构强度分析中所用的有限元分析软件有： （1）ABAQUS ABAQUS 是美国 ABAQUS 软件公司的一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问 题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS 包括一个丰富的、可模 拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能， 其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土 壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具， ABAQUS 除了能解决大量结构(应力/位移)问 题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分 析、岩土力学分析(流体渗透 / 应力耦合分析)及压电介质分析。 ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系 统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS 不但可以做单一 零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS 的系统级分析 的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。 由于 ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂 系统的可靠性使得 ABAQUS 被各国的工业和研究中所广泛的采用。 （2）ANSYS ANSYS 软件是美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内 增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design） 软件接口， 实现数据的共享和交换， 如 Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。 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。在核工业、铁 道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、 生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS 功能强大，操作简 单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的 FEA 评比中都名列第一。目 前，中国 100 多所理工院校采用 ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。 ANSYS 主要优点是：线性分析功能很强大；在多场问题方面有一定的优势；在中国推广 较早，使用比较普及；比较成熟的参考资料比较多，分类比较细。缺点是：用户界面不是很 友好，前处理有难度。 （3）PATRAN、NASTRAN 和 MARC PATRAN、NASTRAN 和 MARC 都是美国 MSC.software 公司旗下的有限元分析软件，在有 限元分析领域有不同的特点。 PATRAN 是工业领域最著名的有限元前、 后处理器， 是一个开放式、 多功能的三维 MCAE 软件包，具有集工程设计 、工程分析和结果评估功能于一体的、交互图形界面的 CAE 集成 环境。 NASTRAN 是一比较全面的具有高度可靠性的结构有限元分析软件, 在航空航天领域应用 广泛。NASTRAN 的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域，并为用户提供了方便的模块化 功能选项，NASTRAN 的主要功能模块有：基本分析模块（含静力、 模态、 屈曲、热应力、 流固耦合及数据库管理等） 、 动力学分析模块、 热传导模块、 非线性分析模块、 设计灵 敏度分析及优化模块、 超单元分析 模块、 气动弹性分析模块、 DMAP 用户开发工具模块