有限元分析软件的比较
随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥
梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产
品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分
析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分
析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提
高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，这些问题的解析计算往往是不现实
的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）
方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。在工程实践中，有限元分析软件与 CAD
系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：
增加设计功能，减少设计成本；
缩短设计和分析的循环周期；
增加产品和工程的可靠性；
采用优化设计，降低材料的消耗或成本；
在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；
模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；
进行机械事故分析，查找事故原因。
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。国际上早 20 世纪在 50 年代末、60 年代初就投入大量的
人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。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。从那时到现在，世界各地的研
究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国
的 ASKA 、 英 国 的 PAFEC 、 法 国 的 SYSTUS 、 美 国 的
ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC 和 STARDYNE 等公司的
产品。
以下对一些常用的软件进行一些比较分析：
1. LSTC 公司的 LS-DYNA 系列软件
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(Lawrence Livermore National Lab.)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。此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十
余家著名数值模拟软件公司（如 ANSYS、MSC.software、ETA 等）的加盟，极大地加强了其的前后处理
能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。在软件的广告中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。即使是这样一个被人
们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，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。虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选
择和使用。
2. MSC.software 公司的 DYTRAN 软件
当 前 另 一 个 可 以 计 算 侵 彻 与 爆 炸 的 商 业 通 用 软 件 是 MSC.Software Corporation ( MSC 公 司 ) 的
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