ANSYS与ABAQUS软件介绍与对比.doc

ANSYS 软件介绍

ANSYS 软件是融结构、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。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发，

它能与 多数 CAD 软件接口， 实现数据 的共享 和 交换 ，如 Pro/Engineer,

NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是现代产品设计中的高级 CAD

工具之一。

一、软件功能简介

软件主要包括三个部分： 前处理模块，分析计算模块和后处理模块 。

前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地

构造有限元模型；

分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；

后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

启动 ANSYS ，进入画面以后， 程序停留在开始平台。 从开始平台 （主菜单）可以进入各处理模块： PREP7 （通用前处理模块）， SOLUTION （求解模块）， POST1 （通用后处理模块）， POST26 （时间历程后处理模块）。 ANSYS 用户手册的全部内容都可以联机查阅。

用户的指令可以通过鼠标点击菜单项选取和执行，也可以在命令输入窗口

通过键盘输入。命令一经执行，该命令就会在 .LOG 文件中列出，打开输出窗口可以看到 .LOG 文件的内容。如果软件运行过程中出现问题，查看 .LOG 文件中的命令流及其错误提示， 将有助于快速发现问题的根源。 .LOG 文件的内容可以

略作修改存到一个批处理文件中， 在以后进行同样工作时， 由 ANSYS 自动读入并执行，这是 ANSYS 软件的第三种命令输入方式。 这种命令方式在进行某些重复性较高的工作时，能有效地提高工作速度。

二、 前处理模块 PREP7

双击实用菜单中的 “Preprocessor ”，进入 ANSYS 的前处理模块。这个模

块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。

●实体建模

ANSYS 程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。

自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自

顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而 “雕塑出 ”一个实体模型。 ANSYS 程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布

尔操作能减少相当可观的建模工作量。 ANSYS 程序还提供了拖拉、 延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构

造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。

自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。

●网格划分

ANSYS 程序提供了使用便捷、 高质量的对 CAD 模型进行网格划分的功能。

包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸

网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几

何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像

网格。 ANSYS 程序的自由网格划分器功能是十分强大的， 可对复杂模型直接划

分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的

麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程

序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大

小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到

用户定义的求解次数。

三、求解模块 SOLUTION

前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。

点击快捷工具区的 SAVE_DB 将前处理模块生成的模型存盘，退出

Preprocessor ，点击实用菜单项中的 Solution ，进入分析求解模块。 在该阶段，

用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项，然后开始有限元

求解。

ANSYS 软件提供的分析类型如下：

1.结构静力分析

用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼

对结构的影响并不显著的问题。 ANSYS 程序中的静力分析不仅可以进行线性分

析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接

触分析。

2.结构动力学分析

结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力

分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。

ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波

响应分析及随机振动响应分析。

3.结构非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。 ANSYS 程序可

求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。

4.动力学分析

ANSYS 程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用

时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产

生的应力、应变和变形。

5.热分析

程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类

型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化

和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热－结构耦合分析能

力。

6.电磁场分析

主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分

布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节

器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析

领域。

7.流体动力学分析

ANSYS 流体单元能进行流体动力学分析， 分析类型可以为瞬态或稳态。 分

析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功

能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单

元和热－流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。

8.声场分析

程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流

体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究

音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。

9.压电分析

用于分析二维或三维结构对 AC （交流）、 DC （直流）或任意随时间变化

的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦

克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静

态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析

四、后处理模块 POST1 和 POST26

ANSYS 软件的后处理过程包括两个部分：通用后处理模块 POST1 和时间

历程后处理模块 POST26 。通过友好的用户界面，可以很容易获得求解过程的

计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度

及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。

●通用后处理模块 POST1

点击实用菜单项中的 “General Postproc ”选项即可进入通用后处理模块。

这个模块对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如，计算结果（如应

力）在模型上的变化情况可用等值线图表示，不同的等值线颜色，代表了不同

的值（如应力值）。浓淡图则用不同的颜色代表不同的数值区（如应力范围），

清晰地反映了计算结果的区域分布情况。

●时间历程响应后处理模块 POST26

点击实用菜单项中的 TimeHist Postpro 选项即可进入时间历程响应后处理

模块。这个模块用于检查在一个时间段或子步历程中的结果，如节点位移、应

力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频

率或其它量变化的曲线，有助于形象化地表示分析结果。另外， POST26 还可

以进行曲线的代数运算。

ABAQUS 软件介绍

ABAQUS 是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 有 两 个 主 求 解 器 模 块 — ABAQUS/Standard 和

ABAQUS/Explicit 。 ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形用户界面，

即人机交互前后处理模块 — ABAQUS/CAE 。 ABAQUS 对某些特殊问题还

提供了专用模块来加以解决。

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。

ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。

ABAQUS 软件与 ANSYS 软件的对比分析

1． 在世界范围内的知名度

两种软件同为国际知名的有限元分析软件， 在世界范围内具有各自广泛

的用户群。 ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在

计算机资 源的利 用，用户 界面开 发等方 面也做 出了较 大的贡 献。 ABAQUS

软件则致力于更复杂和深入的工程问题， 其强大的非线性分析功能在设计和

研究的高端用户群中得到了广泛的认可。

由于 ANSYS 产品进入中国市场早于 ABAQUS ，并且在五年前 ANSYS

的界面是当时最好的界面之一，所以在中国， ANSYS 软件在用户数量和市

场推广度方面要高于 ABAQUS 。但随着 ABAQUS 北京办事处的成立， ABAQUS 软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在

今后的几年内赶上和超过 ANSYS。

2． 应用领域：

ANSYS 软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理

场耦合等十分广泛的研究领域。 ABAQUS 则集中于固体力学、结构力学和

相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。

3．求解器功能

对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、

计算流程、计算时间等方面都较为接近。

ABAQUS 软件在求解非线性问题时具有非常明显的优势。其非线性涵

盖材料非线性、几何非线性和状态非线性等多个方面。

另外，由于 ABAQUS/Standard( 通用程序 )和 ABAQUS/Explicit( 显式积

分 )同为 ABAQUS 公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。

ABAQUS 软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛

的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题， ABAQUS 软件的计算收敛

速度较快，并更加容易操作和使用。

综合起来， ABAQUS 软件具有：

（ 1）更多的单元种类，单元种类达 433 种，提供了更多的选择余地，

并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便

地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为

（ 2）更多的材料模型，包括材料 的本构关系和失效准则等，仅橡胶材

料模型就达 16 种。除常规的金属材料外，还可以有效地模拟复合材料、土

壤、塑性材料和高温蠕变材料等特殊材料

（ 3）更多的接触和连接类型，可以是硬接触或软接触，也可以是 Hertz

接触（小滑动接触）或有限滑动接触，还可以双面接触或自接触。接触面还

可以考虑摩擦和阻尼的情况。上述选择提供了方便地模拟密封，挤压，铰连

接等工程实际结构的手段。

（ 4） ABAQUS 的疲劳和断裂分析功能，概括了多种断裂失效准则，对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效。

ABAQUS 是目前非线性计算很强的一个软件，结构计算方面比 ANSYS

强但是没有流体模块所以不能做流体计算。