介绍一个开源有限元软件FrontISTR
1. 基本情况
1.1 基本解析功能
| 静态变形解析功能 | 线性/非线性 |
| 动态变形解析功能 | 显式/隐式，线性/非线性 |
| 固有值求解功能 | |
| 热传导解析功能 | 稳态/动态 |
接触解析
| 接触解析方法 | Lagrangian/Augemented Lagrangian |
|---|
单元类型
| 固体单元 | 四面体/六面体/三角菱形五面体/金字塔形五面体 一次/二次 Bbar/FBar/非协调/u-p混合 |
|---|---|
| 壳单元 | MITC3/MITC4/MITC9 |
| 梁单元 | 两点线性Timoshenko梁 |
| Truss单元 | 两点Truss单元 |
| 热接触面传导单元 | 三角形/四边形 |
材料本构关系
| 线弹性 | 各向同性/正交各项异性 |
|---|---|
| 超弹性 | NEOHOOKE/Mooney-Rivlin/Arruda-Boyce 各向同性/正交各项异性 |
| 弹塑性 | Mises/Mohr-Coulomb/Drucker-Prager 等向硬化/移動硬化/混合硬化 |
| 粘弹性 | 温度依存采用Thermo Rheological Simplicity模型 |
| 粘塑性 | Norton |
几何非线性：Total Lagrangian / Updated Lagrangian法
动态变形隐式积分算法：Newmark- β 法
非线性求解方法：Newton-Raphson迭代法
1.2 环境
开发语言：Frotran / C / 自动测试工具用到了Python和Shell
使用环境：Windows / Linux / Mac（应该可以，没有测试过）
并行计算功能：MPI / OpenMP， GPU未对应
1.3 历史
本软件是日本文部省投资的如下两个项目下开发而成
2005-2007:革新的模拟软件开发 (革新的なシミュレーションソフトウェアの開発)
2008-2012:创新的基础模拟软件的开发 (イノベーション基盤シミュレーションソフトウェアの開発)
具体可参见我的另一篇文章
hillyuan：日本的仿真软件开发和国家项目12 赞同 · 7 评论文章
这个软件实际上包含两个相对独立的部分
HECMW （HEC Middleware） ：负责分布式数据（网格，矩阵和数组）的管理和线性方程组求解器。
有限元计算部
在2008年以前，这是一个只有线性解析功能的软件。我大约在2007年左右加入开发，之后将几何非线性，非线性材料，接触解析功能导入该软件。由于以前的开发者留下的软件设计太糟糕，有限元计算部的几乎被我从零开始重写了一遍。现在该软件由社团FrontISTR Commons维护和开发，但是到目前为止对有限元计算部分仅限于增补，并没有大的改动。我对这个软件非常熟悉，这是我在这里推荐这个软件的原因之一。
社团FrontISTR Commons网址
https://www.frontistr.com/www.frontistr.com/
软件源码，资料，工具等在
FrontISTR Commonsgithub.com/FrontISTR
1.4 其他
资料尚全。积极维护中。也就是说你的报错，要求也许可以得到回应。如果你得不到回复，也可以直接在此向我提问。如果问题靠谱，我也可以给你答案或转给现在的软件维护者。
2. 特色
该软件在功能上与开源的Code Aster和Calculix诸多重合。功能大概比不上code aster，但是有强过Calculix的地方。但是有一点是Code Aster和Calculix比不上的，那就是超并行计算。其使用最多计算资源的计算应该是在巨型机【京】上使用数千(具体数据记不清了)CPU计算了20亿节点的问题。不知道Abaqus, Ansys这样的商业软件能不能做到。即使可以，用这些按CPU个数计价的商业软件来进行超并行计算也是难以想象的。那是真正的机器一响，黄金万两。
由于其自由的开源方式和相对可用的计算功能。据我所知有数个日本的院所，企业基于该软件开发了自己的版本。这个数值不大（不超过十），但是可以说其价值还是得到了某种认可的。另外，该软件预装在几乎所有日本国立的研究院所中。这本来就是国家投资开发这样的软件的目的之一。
3. 使用方法
3.1 常规的使用方法
开源软件的特色当然是你可以自由地编译修改，但是从上述链接也提供下载在windows，linux下直接可用的版本。上述链接还提供了专用的GUI Advance/REVOCAP_PrePost（ruby语言开发的软件，并未开源）。该软件提供了从CAD数据读取，到网格划分，解析条件设定等成套服务。
3.2 FreeCAD下使用
该软件提供了FreeCAD插件，可在FreeCAD下操作使用。你首先需要在FreeCAD插件管理器下下载FEM_FrontISTR(下图绿色部分)。然后相关的操作就可以全部自动完成。
下载FEM_FrontISTR插件下面的动画显示了在FreeCAD下的操作方法。大致由如下部分组成
在Part模块下定义变形体形状
在FEM模块下划分网格，定义材质，定义约束条件
在FrontISTR模块下进行计算
把计算结果转到ResultPipeline查看结果等后续操作。
FrontISTR在FreeCAD下的使用方法
另外，由FreeCAD设定的文件可以传输到云计算平台，并把云计算平台的结果传回FreeCAD来进行后处理. 但是该功能尚未公开。
