建筑工程結(jié)構(gòu)分析軟件介紹

【一】大型有限元分析軟件

1.ANSYS

中文官網(wǎng)：

市面上最多用戶CAE軟件--ANSYS已發(fā)展了很多版本,其實(shí)它們核心的計(jì)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(shí)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。

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer,NASTRAN,Algor,I－DEAS,AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。特點(diǎn)：1.ANSYS軟件自帶的前后處理功能較強(qiáng);2.Ansys有教育版2000節(jié)點(diǎn)(流體)和1000節(jié)點(diǎn)(固體)、大學(xué)版(節(jié)點(diǎn)1600和3200)以及商用版(無限制)；3.Ansys軟件涉及的面較廣(應(yīng)力場、溫度場、流場和電磁場、優(yōu)化設(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、隨機(jī)有限元等)。Ansys軟件的高校教育計(jì)劃做的比較早、比較好。

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2.ABQUS中文官網(wǎng)/

ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料。作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。

ABAQUS為用戶提供了廣泛的功能，且使用起來又非常簡單。大量的復(fù)雜問題可以通過選項(xiàng)塊的不同組合很容易的模擬出來。例如，對于復(fù)雜多構(gòu)件問題的模擬是通過把定義每一構(gòu)件的幾何尺寸的選項(xiàng)塊與相應(yīng)的材料性質(zhì)選項(xiàng)塊結(jié)合起來。在大部分模擬中，甚至高度非線性問題，用戶只需提供一些工程數(shù)據(jù)，像結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料性質(zhì)、邊界條件及載荷工況。在一個(gè)非線性分析中，ABAQUS能自動(dòng)選擇相應(yīng)載荷增量和收斂限度。他不僅能夠選擇合適參數(shù)，而且能連續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)以保證在分析過程中有效地得到精確解。用戶通過準(zhǔn)確的定義參數(shù)就能很好的控制數(shù)值計(jì)算結(jié)果。

ABAQUS有兩個(gè)主求解器模塊—ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。ABAQUS還包含一個(gè)全面支持求解器的圖形用戶界面，即人機(jī)交互前后處理模塊—ABAQUS/CAE。ABAQUS對某些特殊問題還提供了專用模塊來加以解決。

ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。ABAQUS不但可以做單一零件的力學(xué)和多物理場的分析，同時(shí)還可以做系統(tǒng)級(jí)的分析和研究。ABAQUS的系統(tǒng)級(jí)分析的特點(diǎn)相對于其他的分析軟件來說是獨(dú)一無二的。由于ABAQUS優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性使得ABAQUS被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。ABAQUS產(chǎn)品在大量的高科技產(chǎn)品研究中都發(fā)揮著巨大的作用。

達(dá)索SIMULIA公司(原ABAQUS公司)是世界知名的計(jì)算機(jī)仿真行業(yè)的軟件公司，成立于1978年，其主要業(yè)務(wù)為世界上最著名的非線性有限元分析軟件Abaqus進(jìn)行開發(fā)、維護(hù)及售后服務(wù)。

2005年5月，前ABAQUS軟件公司與世界知名的在產(chǎn)品生命周期管理軟件方面擁有先進(jìn)技術(shù)的法國達(dá)索集團(tuán)合并，共同開發(fā)新一代的模擬真實(shí)世界的仿真技術(shù)平臺(tái)SIMULIA。SIMULIA不斷吸取最新的分析理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，領(lǐng)導(dǎo)著全世界非線性有限元技術(shù)和仿真數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的發(fā)展。

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3.ADINA

中文官網(wǎng)：/

ADINA軟件是美國ADINA公司的產(chǎn)品，也是唯一的產(chǎn)品，是基于有限元技術(shù)的大型通用分析仿真平臺(tái)。公司的創(chuàng)始人以及軟件的領(lǐng)導(dǎo)者之一，是美國麻省理工學(xué)院的K.J.Bathe教授，他也是國際有限元界著名科學(xué)家。

ADINA從1975年到1985年間，盡管ADINA不是商業(yè)產(chǎn)品，但它卻是全球最先進(jìn)的有限元分析程序，一方面由于其理論基礎(chǔ)深厚、強(qiáng)大功能，被工程界、科學(xué)研究、教育等眾多用戶廣泛應(yīng)用；另外其源代碼是PublicDomainCode，傳播到全球各個(gè)領(lǐng)域，甚至很多商業(yè)有限元程序都來自ADINA的基礎(chǔ)代碼。

1986年，K.J.Bathe博士在美國馬薩諸塞州Watertown成立ADINAR&D公司，開始ADINA軟件商業(yè)化發(fā)展的歷程。實(shí)際上ADINA到1984年（ADINA84版）時(shí)已經(jīng)具備基本功能框架，而ADINA公司成立的目標(biāo)是使其產(chǎn)品ADINA這－大型商業(yè)有限元求解軟件，專注求解結(jié)構(gòu)、流體、流體與結(jié)構(gòu)耦合等復(fù)雜非線性問題，并力求程序的求解能力、可靠性、求解效率全球領(lǐng)先。

一直以來，ADINA在計(jì)算理論和求解問題的廣泛性方面處于全球領(lǐng)先的地位，尤其針對結(jié)構(gòu)非線性、流/固耦合等復(fù)雜問題的求解具有強(qiáng)大優(yōu)勢，被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是非線性有限元發(fā)展方向的先導(dǎo)。經(jīng)過近20年的商業(yè)化開發(fā)，ADINA已經(jīng)成為全球最重要的非線性求解軟件，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的工程仿真計(jì)算，包括土木建筑、交通運(yùn)輸、石油化工、機(jī)械制造、航空航天、汽車、國防軍工、船舶、以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域。

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4.MSC.MRAC

中文官網(wǎng)：/

MSC.SoftwareCorporation在航空航天領(lǐng)域有著崇高的地位。軟件最初是由美國國家宇航局（NASA）在1965年委托美國計(jì)算科學(xué)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)演變而來。

MSCMarc是其中一個(gè)主要用于建筑工程分析的一個(gè)產(chǎn)品，可以處理各種線性和非線性結(jié)構(gòu)分析包括：線性/非線性靜力分析、模態(tài)分析、簡諧響應(yīng)分析、頻譜分析、隨機(jī)振動(dòng)分析、動(dòng)力響應(yīng)分析、自動(dòng)的靜/動(dòng)力接觸、屈曲/失穩(wěn)、失效和破壞分析等。為滿足工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的各種需求，提供了層次豐富、適應(yīng)性強(qiáng)、能夠在多種硬件平臺(tái)上運(yùn)行的系列產(chǎn)品。

【轉(zhuǎn)】此4款軟件應(yīng)用比較

單從在結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用ABAQUS、MARC、Adina和ANSYS的功能如果做接觸問題，選擇軟件的順序?yàn)锳baqus、Adina、Marc和Ansys，接觸問題本身就是一個(gè)高度非線性問題，前三者本身就是基于高度非線性問題而開發(fā)的，從建立接觸對(因?yàn)榻佑|對中按材料硬度可分硬－硬、硬－軟、軟－軟，如果相同硬度，那么那個(gè)接觸體誰大、誰小，那個(gè)是凸面、那個(gè)是凹面等；來確定誰是接觸面、誰是目標(biāo)面等考慮的方便程度和收斂程度為以上順序。如果對結(jié)構(gòu)要做結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)或拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，那么Ansys最強(qiáng)，Ansys軟件中直接有優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，是單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)變量有結(jié)構(gòu)尺寸變量和狀態(tài)變量(如某些地方的某種應(yīng)力不能超過某一值，或某一變形不能超過多少，優(yōu)化結(jié)構(gòu)變量寫入APDL程序中，如果對APDL程序不是很熟悉，那么可以通過Ansys軟件界面菜單完成建模和目標(biāo)變量和設(shè)計(jì)變量設(shè)置，然后把所有操作過程寫入*.log或*.lgw文件中，它們是文本文件，以APDL程序保存的，用記事本等調(diào)出此*.log文件進(jìn)行整理，整理出循環(huán)迭代結(jié)構(gòu)，另存文件名，在菜單中執(zhí)行優(yōu)化模塊時(shí)，直接調(diào)此文件，一次性優(yōu)化出結(jié)果。其它幾個(gè)軟件中沒有結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，但也可以通過自己編寫個(gè)小程序，用MARc、Adina和Abaqus對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，但首先要熟悉如何取某節(jié)點(diǎn)或某單元的結(jié)果數(shù)據(jù)，使其在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)尋求最優(yōu)。如果從界面菜單上建模方面來講，目前Adina、Abaqus與Ansys旗鼓相當(dāng)，MARC最弱，甚至前兩者超過ANSYS軟件的建模，Adina-m和Abaqus/CAE的建模方式是基于現(xiàn)代CAD的建模方式(如類似Pro/E、UG、Solidwork等），其蒙皮技術(shù)、復(fù)雜曲面掃描技術(shù)遠(yuǎn)強(qiáng)于ANSYS。如果從編程序建模，那么Ansys最強(qiáng)，因?yàn)樗凶约旱腁PDL程序語言，所有結(jié)構(gòu)尺寸都可以參數(shù)化，這也是其率先開發(fā)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)模塊的基礎(chǔ)。Marc也有一個(gè)python,但很不好用。Adina可以在Adina-in準(zhǔn)備文本模型文件，但不能設(shè)置變量參數(shù)，可以通過文本編輯處理模型數(shù)據(jù)。Abaqus與Adina一樣，可以編輯輸入模型文件參數(shù)。如果從結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分的方便程度來講(這里不指自由網(wǎng)格劃分，設(shè)置網(wǎng)格線、面、體的分段數(shù)和質(zhì)量較好的映射網(wǎng)格方面，這幾個(gè)軟件的排序是Abaqus、Ansys、Adina和Marc。

技術(shù)討論論壇：SinWe仿真論壇/

CAE的美學(xué)：

【二】工程設(shè)計(jì)軟件

1.SAP2000中文官網(wǎng)：/

從三十前SAP誕生以來，它已經(jīng)成為最新分析方法的代名詞。SAP2000保持了原有產(chǎn)品的傳統(tǒng)，具有完善、直觀和靈活的界面，為在交通運(yùn)輸、工業(yè)、公共事業(yè)、體育和其它領(lǐng)域工作的工程師提供無出其右的分析引擎和設(shè)計(jì)工具。

在SAP2000三維圖形環(huán)境中提供了多種建模、分析和設(shè)計(jì)選項(xiàng)，且完全在一個(gè)集成的圖形界面內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在今天的市場上SAP2000已經(jīng)被證實(shí)是最具集成化、高效率和實(shí)用的通用結(jié)構(gòu)軟件。

在這個(gè)直觀的界面里，你不需要進(jìn)行長時(shí)間的學(xué)習(xí)，就可以很快地設(shè)計(jì)出直觀的結(jié)構(gòu)模型。您能夠駕馭SAP2000去完成所有的分析與設(shè)計(jì)工作，包括日常碰到的小問題，利用內(nèi)建強(qiáng)大的模板可以完成復(fù)雜的建模和網(wǎng)格劃分。

先進(jìn)的分析技術(shù)提供了：逐步大變形分析、多重P-Delta效應(yīng)、特征向量和Ritz向量分析、索分析、單拉和單壓分析、Buckling屈曲分析、爆炸分析、針對阻尼器、基礎(chǔ)隔震和支承塑性的快速非線性分析、用能量方法進(jìn)行側(cè)移控制和分段施工分析等。

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2.ETABS中文官網(wǎng)：/

近30年來，ETABS已經(jīng)被公認(rèn)為是建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。今天，在繼承傳統(tǒng)的情況下，ETABS已經(jīng)成為一個(gè)完全集成化的建筑分析與設(shè)計(jì)軟件環(huán)境。ETABS基于圖形用戶界面建立了物理對象，由一個(gè)新的特殊的目標(biāo)函數(shù)算法來進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，提供施工圖繪制界面，重新定義了集成化、生產(chǎn)力和技術(shù)革新的標(biāo)準(zhǔn)。

集成化模型能夠處理各種結(jié)構(gòu)形式，包括抵抗彎矩框架、支撐框架、交錯(cuò)桁架系統(tǒng)、具有折減梁截面或者側(cè)板的框架、剛性和柔性樓板、坡屋面、坡道和停車結(jié)構(gòu)、夾層樓板、多塔樓建筑和錯(cuò)層隔板體系，以及采用復(fù)合混凝土樓板、組合樓板或鋼桁架樓板系統(tǒng)。許多復(fù)雜問題——例如，節(jié)點(diǎn)板區(qū)域變形、橫隔板剪應(yīng)力、施工順序加載等——您都可以得到解決的方案。

無論您正在進(jìn)行一個(gè)簡單的二維框架設(shè)計(jì)，還是在采用非線性阻尼器和層間位移控制進(jìn)行復(fù)雜的高層建筑進(jìn)行動(dòng)力分析，ETABS都為您提供了全套的解決方案。

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