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有限元软件比较
1 CAE软件概述
CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）是指基于有限元法、有限差分法、有限体积法或者无网格法，利用计算机技术，对复杂工程问题或者产品结构问题进行近似求解的一个软件行业。在国内有限元法应用最为广泛。
CAE软件可以分为两类：针对特定类型的工程或产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化的软件，称之为专用CAE软件；可以对多种类型的工程和产品的物理、力学性能进行分析、模拟和优化，以实现产品技术创新的软件，称之为通用CAE软件。目前世界上的通用有限元软件数以百计，而各种专用的有限元软件则数以千计，但是知名的有限元软件仅十几个，如表1所示。
表1 常用的有限元分析软件
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 软件名称 ALGOR LS-DYNA ADINA ABAQUS COMSOL Multiphysics ProCast Deform FEPG ANSYS MSC.Dytran MSC.Nastran MSC.Marc MSC.Adams 简介 起源于SAP程序（有限元鼻祖），拥有强大的线性、非线性功能，分析领域涉及结构、热、流场以及电场等。 显式动力学程序鼻祖，偏重于非线性分析功能，以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合分析。 基于力学的有限元软件，偏重于求解结构、流体及流固耦合等复杂非线性问题。 功能强大的工程模拟有限元软件，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。 通过求解偏微分方程（组）实现真实物理现象的仿真，涉及领域有声学、生物科学、化学反应、弥散、电磁学…… 模拟铸造过程的仿真软件。 模拟金属成形工艺和热处理工艺的仿真软件。 国内研发的最大的通用有限元程序开发平台，适用于求解各种领域的各种工程与科学的有限元问题。 多用途有限元仿真软件，可以用于求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。 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。 具有高度可靠性的结构有限元分析软件，擅长于线性有限元分析及优化。 高级非线性有限元分析软件，可以处理各种线性和非线性分析，并具有模拟流热固、热机等多种耦合场的分析能力。 机械系统动力学自动分析系统，是虚拟样机分析软件。
图1 国内知名仿真论坛统计比较
图1是国内某知名仿真论坛的帖子总数统计情况，应该能够反映国内目前有限元软件用户的分布情况。
2 有限元软件比较
ProCast和Deform分别是铸造和锻造领域相关的软件；而作为国内自主研发比较知名的FEPG，虽然在国内产生了一定的影响，但没能在业界得到广泛应用；ANSYS和ALGOR的优势在于线性分析方面；COMSOL Multiphysics中“Multiphysics”翻译为多物理场，其专注于解决多物理场耦合问题，可以实现任意多物理场高精确的数值仿真；而LS-DYNA的优势在于冲击、碰撞等非线性动力分析方面；ADINA和ABAQUS的优势在于非线性分析方面。
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， 如自动步进法、梯度矩阵更新法等，使得复杂的非线性问题（如结构、流体及流固耦合等），具有快速且几乎绝对收敛的特性。但是ADINA在复杂的接触问题、热机耦合问题以及优化方面的功能明显比ABAQUS和MSC要弱。而且ADINA的用户大多集中在高校、研究所，在国内外的工程用户比较少，国内的技术支持能力较弱也不够稳定。
MSC是一个软件集体，包括解决非线性问题的Marc、解决线性优化问题的Nastran、解决瞬态非线性问题的Dytran以及解决机械系统动力学问题的Adams。MSC能够解决问题的范围较广。
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