相同之處:
ABAQUS、 ANSYS、 FLAC3D 都是CAE數(shù)值模擬分析軟件,其中ABAQUS和ANSYS是大型通用有限元計算軟件,應(yīng)用于各個領(lǐng)域;
而 FLAC3D 是快速拉格朗日有限差分計算程序,應(yīng)用范圍只限于土木工程。
不同之處:
前出理:ANSYS 要比其他兩個計算軟件強,ANSYS可以為用戶提供便于鼠標鍵盤操作的窗口。在此窗口中,用戶可以用點-線-面-體的方法建立三維幾何模型。
ABAQUS/CAE 這方面僅此于ANSYS,需要把各個部分分別建立然后再進行組合。
FLAC3D 需要用戶自己編寫模型程序,形式復(fù)雜而且容易出錯。
由于存在以上差異,運用ANSYS建立幾何模型,利用FORTRAN 程序?qū)⒛P蛿?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ABAQUS 或 FLAC3D可以讀入的模型程序已經(jīng)可以實現(xiàn)。
數(shù)值計算分析應(yīng)用:
就接觸問題而言,ABAQUS 要好于其他軟件;
就結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計或拓撲優(yōu)化設(shè)計而言,ANSYS 較好;
就計算錨固問題而言,F(xiàn)LAC3D 要比其他計算軟件好;
就編程序建模而言,ABAQUS 僅此于ANSYS;
就應(yīng)用范圍而言,ABAQUS 和ANSYS 應(yīng)用范圍廣。
后處理:FLAC3D 要強于ABAQUS、ANSYS,其操作簡便,成圖效果較好,文本編
譯也很方便。
ansys : 基于連續(xù)介質(zhì)力學,可以生成節(jié)理單元,但在考慮隨即的節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)上 有所欠缺,考慮節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)后,可能出現(xiàn)計算結(jié)果不容易收斂。
flac:基于連續(xù)介質(zhì),前處理可以在ansys
生成,容易加入錨桿單元 ,在節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)生成上 和ansys 差不多 ,但是即使計算不受斂,獲得計算結(jié)果也比較容易。
udec:基于非連續(xù)介質(zhì),主要用離散塊體,通過運動+變形 來求解 。
容易生成節(jié)理,特別是整齊的節(jié)理網(wǎng)絡(luò)(對隨即節(jié)理網(wǎng)絡(luò)生成不知道容不容易,我還不太了解),但是 如果考慮襯砌對圍巖的粘結(jié)摩擦效果肯定要考慮圍巖的應(yīng)力應(yīng)變得變形效果,而由于udec的block主要是剛體單元(不知道能否考慮有彈塑性的可變形單元),所以這是本計算的困難點,而且udec的收斂性也是一個困難點。(或許我對udec還不太了解)。
一般來說,巖土分析基本沒有人推薦用ansys 的,
如果是節(jié)理統(tǒng)計分析,可以用 DIPS 和SPSS;
如果是用極限平衡法來分析邊坡穩(wěn)定方面的問題的可以用SLIDE;
當然我們的FLAC 是比較強大的,屬于有限差分方面的;
如果是有限元法,可以用 NOLM,NCAP,ALGOR,ADINA,ANSYS 都是可以的;
如果是用邊界元法,可以選用 EXAMINE,BMP-84;
當然少不了離散元軟件 HYDBE,,MUDEC,3UDC,
還有g(shù)ias,,bolt,idsgi等集成分析系統(tǒng)軟件。
在大力推廣CAD技術(shù)的今天,從自行車到航天飛機,所有的設(shè)計制造都離不開有限元分析計算,F(xiàn)EA在工程設(shè)計和分析中將得到越來越廣泛的重視。其中最為著名的是由美國國家宇航局(NASA)在1965年委托美國計算科學公司和貝爾航空系統(tǒng)公司開發(fā)的NASTRAN有限元分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)展至今已有幾十個版本,是目前世界上規(guī)模最大、功能最強的有限元分析系統(tǒng)。目前,在土木方面常用的較大型有限元軟件有:Ansys、Abqus、ADINA和Marc,另外,影響相對較小的還有Sap2000、ETABS、Flac、Plaxis等等。
1、ANSYS和NASTRAN
因為和NASA的特殊關(guān)系,mscnastran在航空航天領(lǐng)域有著崇高的地位。而ANSYS則在鐵道,建筑和壓力容器方面應(yīng)用較多。盡管目前, ANSYS已發(fā)展了很多版本,其實它們核心的計算部分變化不大,只是模塊越來越多。比如5.1沒有l(wèi)sdyna,和cad軟件的接口,到了5.6還有疲勞模塊等等。其實這些模塊并不是ANSYS公司自己搞的,就是把別人的東西買來集成到自己的環(huán)境里。NASTRAN最早是用的forwindows 2.0。是nsatranv68集成在femap5里。nastran的求解器效率比ansys高一些。有一個算例可以說明,20000多個節(jié)點,D版的ansys56建模,用femap7.0轉(zhuǎn)成nastran的dat文件,靜力計算及前5階的線性頻率,結(jié)果ansys56在PIII450上所用的時間和D版的nastran707在賽楊400上用的時間相當,內(nèi)存都是128M,全部選項都是缺省的,nastran用子空間迭代法求頻率,ansys沒仔細看,計算的結(jié)果倒是沒什么大的差別。
2、ABAQUS
1978年Hibbtt和另外的Karlsson和Sorensen兩個博士創(chuàng)建了HKS公司,并推出ABAQUS,這是一套先進的通用有限元系統(tǒng),也是功能最強的有限元軟件之一,可以分析復(fù)雜的固體力學和結(jié)構(gòu)力學系統(tǒng)。ABAQUS有兩個主要分析模塊:ABAQUS/Standard提供了通用的分析能力,如應(yīng)力和變形、熱交換、質(zhì)量傳遞等;ABAQUS/Explicit應(yīng)用對時間進行顯示積分求解,為處理復(fù)雜接觸問題提供了有力的工具,適合于分析短暫、瞬時的動態(tài)事件,但對爆炸與沖擊過程的模擬優(yōu)勢不明顯。
3、ADINA
ADINA是一個古老的有限元軟件,有一些很老的版本,它們只有基本的計算功能,沒有前后處理。用它算題,必須自己手工建模,現(xiàn)在看來這些實在是太落后了,但是,重要的一點是它有源代碼。有了源碼,就可以對程序進行改造,滿足特殊的需求。其實國內(nèi)對ADINA的改造還是很多的,比如將等帶寬存儲改為變帶寬存儲,將元素庫從整個程序中分離出來,可以有選擇的將將元素編譯連接到程序中。還有的在程序中加入了自己的材料本構(gòu)關(guān)系,也有在元素庫中加進了新的單元等等。經(jīng)過這些改進,程序的功能得到了擴展,效率得到了提高,更重要得是在一定程度上具有了自己的知識產(chǎn)權(quán)。
4、MARC
其實Marc與Abaqus有一定淵源,marc是David Hibbtt和他的博士導(dǎo)師PedroMarcal教授在1969年以Hibbtt的博士論文為基礎(chǔ)編寫的,后來Hibbtt又和他們合作推出了Abaqus。這兩個軟件的核心其實差不多,但由于Marc后來被MSC收購后一直停止不前,而Abaqus卻得到長足發(fā)展。
5、FLAC
其實確切點說,F(xiàn)lac(Fast Lagrangian Analysis ofContinua)是有限差分法分析軟件而非有限單元法,但我們通常都把它和有限元分析軟件相比較。
ANSYS、ABAQUS、 FLAC3D 的比較
相同之處: ANSYS、ABAQUS、 FLAC3D都是CAE數(shù)值模擬分析軟件,其中ANSYS和ABAQUS是大型通用有限元計算軟件,應(yīng)用于各個領(lǐng)域;而FLAC3D是快速拉格朗日有限差分計算程序,應(yīng)用范圍只限于土木工程。
不同之處:前出理:ANSYS要比其他兩個計算軟件強,ANSYS可以為用戶提供便于鼠標鍵盤操作的窗口。在此窗口中,用戶可以用點-線-面-體的方法建立三維幾何模型。ABAQUS/CAE這方面僅此于ANSYS,需要把各個部分分別建立然后再進行組合。FLAC3D 需要用戶自己編寫模型程序,形式復(fù)雜而且容易出錯。由于存在以上差異,運用ANSYS建立幾何模型,利用FORTRAN程序?qū)⒛P蛿?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ABAQUS或FLAC3D可以讀入的模型程序已經(jīng)可以實現(xiàn)。數(shù)值計算分析應(yīng)用:就接觸問題而言,ABAQUS要好于其他軟件;就結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計或拓撲優(yōu)化設(shè)計而言,ANSYS較好;就計算錨固問題而言,F(xiàn)LAC3D 要比其他計算軟件好;就編程序建模而言,ABAQUS僅此于ANSYS;就應(yīng)用范圍而言,ABAQUS和ANSYS應(yīng)用范圍廣。后處理: FLAC3D 要強于ABAQUS、ANSYS,其操作簡便,成圖效果較好,文本編譯也很方便。 ansys :基于連續(xù)介質(zhì)力學,可以生成節(jié)理單元,但在考慮隨即的節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)上 有所欠缺 ,考慮節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)后,可能出現(xiàn)計算結(jié)果不容易收斂。flac:基于連續(xù)介質(zhì),前處理可以在ansys生成,容易加入錨桿單元 ,在節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)生成上 和ansys 差不多 ,但是即使計算不受斂,獲得計算結(jié)果也比較容易。 udec:基于非連續(xù)介質(zhì),主要用離散塊體,通過運動+變形 來求解。容易生成節(jié)理,特別是整齊的節(jié)理網(wǎng)絡(luò)(對隨即節(jié)理網(wǎng)絡(luò)生成不知道容不容易,我還不太了解),但是 如果考慮襯砌對圍巖的粘結(jié)摩擦效果肯定要考慮圍巖的應(yīng)力應(yīng)變得變形效果,而由于udec的block主要是剛體單元(不知道能否考慮有彈塑性的可變形單元),所以這是本計算的困難點,而且udec的收斂性也是一個困難點。(或許我對udec還不太了解)。一般來說,巖土分析基本沒有人推薦用ansys的,如果是節(jié)理統(tǒng)計分析,可以用DIPS和SPSS;如果是用極限平衡法來分析邊坡穩(wěn)定方面的問題的可以用SLIDE;當然我們的FLAC是比較強大的,屬于有限差分方面的;如果是有限元法,可以用NOLM,NCAP,ALGOR,ADINA,ANSYS都是可以的;如果是用邊界元法,可以選用EXAMINE,BMP-84;當然少不了離散元軟件HYDBE,,MUDEC,,,3UDC,還有g(shù)ias,,bolt,idsgi等集成分析系統(tǒng)軟件。