FLAC与有限元的差别.docVIP

? 在大力推广CAD技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，FEA在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。目前，在土木方面常用的较大型有限元软件有：Ansys、Abqus、ADINA和Marc，另外，影响相对较小的还有Sap2000、ETABS、Flac、Plaxis等等。 ?1、ANSYS和NASTRAN ??????? 因为和NASA的特殊关系，msc nastran在航空航天领域有着崇高的地位。而ANSYS则在铁道，建筑和压力容器方面应用较多。尽管目前, ANSYS已发展了很多版本, 其实它们核心的计算部分变化不大，只是模块越来越多。比如5.1没有lsdyna，和cad软件的接口，到了5.6还有疲劳模块等等。其实这些模块并不是ANSYS公司自己搞的，就是把别人的东西买来集成到自己的环境里。NASTRAN最早是用的for windows 2.0。是nsatran v68集成在femap5里。nastran的求解器效率比ansys高一些。有一个算例可以说明，20000多个节点，D版的ansys56建模，用femap7.0转成nastran的dat文件，静力计算及前5阶的线性频率，结果ansys56在PIII450上所用的时间和D版的nastran707在赛杨400上用的时间相当，内存都是128M，全部选项都是缺省的，nastran用子空间迭代法求频率，ansys没仔细看，计算的结果倒是没什么大的差别。 ?2、ABAQUS ??????? 1978年Hibbtt和另外的Karlsson和Sorensen两个博士创建了HKS公司，并推出ABAQUS,这是一套先进的通用有限元系统，也是功能最强的有限元软件之一，可以分析复杂的固体力学和结构力学系统。ABAQUS有两个主要分析模块：ABAQUS/Standard提供了通用的分析能力，如应力和变形、热交换、质量传递等；ABAQUS/Explicit应用对时间进行显示积分求解，为处理复杂接触问题提供了有力的工具，适合于分析短暂、瞬时的动态事件，但对爆炸与冲击过程的模拟优势不明显。 ?3、ADINA ??????? ADINA是一个古老的有限元软件, 有一些很老的版本，它们只有基本的计算功能，没有前后处理。用它算题，必须自己手工建模，现在看来这些实在是太落后了，但是，重要的一点是它有源代码。有了源码，就可以对程序进行改造，满足特殊的需求。其实国内对ADINA的改造还是很多的，比如将等带宽存储改为变带宽存储，将元素库从整个程序中分离出来，可以有选择的将将元素编译连接到程序中。还有的在程序中加入了自己的材料本构关系，也有在元素库中加进了新的单元等等。经过这些改进，程序的功能得到了扩展，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识产权。 ?4、MARC ??????? 其实Marc与Abaqus有一定渊源，marc是David Hibbtt和他的博士导师Pedro Marcal教授在1969年以Hibbtt的博士论文为基础编写的，后来Hibbtt又和他们合作推出了Abaqus。这两个软件的核心其实差不多，但由于Marc后来被MSC收购后一直停止不前，而Abaqus却得到长足发展。 ?5、FLAC ??????? 其实确切点说，Flac（Fast Lagrangian Analysis of Continua）是有限差分法分析软件而非有限单元法，但我们通常都把它和有限元分析软件相比较。 ?ANSYS、ABAQUS、 FLAC3D 的比较 ?? 相同之处： ANSYS、ABAQUS、 FLAC3D 都是CAE数值模拟分析软件，其中ANSYS和ABAQUS是大型通用有限元计算软件，应用于各个领域；而FLAC3D 是快速拉格朗日有限差分计算程序，应用范围只限于土木工程。 ?? 不同之处： 前出理：ANSYS要比其他两个计算软件强，ANSYS可以为用户提供便于鼠标键盘操作的窗口。在此窗口中，用户可以用点－线－面－体的方法建立三维几何模型。ABAQUS/CAE这方面仅此于ANSYS，需要把各个部分分别建立然后再进行组合。 FLAC3D 需要用户自己编写模型程序，形式复杂而且容易出错。 由于存在以上差异，运用ANSYS建立几何模型，利用FORTRAN程序将模型数据转换为ABAQUS或FLAC3D 可以读入的模型程序已经可以实现。 数值计算分析应用：就接触问题而言，ABAQUS要好于其他软件；就结构优化设计或拓扑优化设计而言，ANSYS较好