仿真笔记——ANSYS与ABAQUS对比，你选择那个？
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，并可望在几年内赶上和超过Ansys。
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。Ansys软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的自然现象，线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为工程师和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买Abaqus软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，Abaqus软件的经济性也是非常突出的。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。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。 Abaqus/CAE是Abaqus公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD软件的优点，同时与Abaqus求解器软件紧密结合。与其他有限元软件的界面程序比，Abaqus/CAE具有以下的特点：1)采用CAD方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。2)强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。3)鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接(interaction)模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。4)采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。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。这一点从二者划分网格形成有限元模型的时间点可以看出来。在ANSYS的经典界面中，第一步就要选择单元类型，然后可以用直接法首先创建节点，根据节点创建单元，此后可以在单元上施加载荷，在节点上施加边界条件。总之，这种操作一开始，就让人感觉到在使用有限元方法工作。虽然在ANSYS WORKBENCH中内部隐藏了单元类型的选择问题，但是在得到几何模型后，接着立即是划分网格得到有限元模型，再次是施加边界条件进行求解。总体上，ANSYS给人的感觉是，有限元模型味道浓厚。但是ABAQUS则并不强调有限元模型。对ABAUQS而言，划分网格是很靠后的事情，用户开始总是在与几何模型打交道，创建几何模型，设定材料，确定截面属性，并将截面赋予给几何体，接着从零件得到装配体，建立零件之间的关系，以及确定分析步，设置载荷与边界条件，这一切都结束以后，直到求解之前，ABAQUS才漫不经心的地开始划分网格，网格划分完毕后，立即就是求解了。可见，ABAQUS对于有限元这种东西并不强调，而开始只是一门心思关注如何从工程师的观点建立问题的力学模型，只是到求解之前才转变成为有限元模型，这显然是很符合工程师的视角的。8 ANSYS并不太强调分析步，而ABAQUS则非常强调分析步的概念
对于ABAQUS而言，其第一个分析步，通常是创建位移边界条件，然后再是施加载荷，这必定是在某一个分析步中进行的。在ABAQUS中，我们有一种明显的感觉，就是它时刻准备着用户对同一个模型进行一系列先后相继的分析，而前一个分析步的结果会是后一个分析步的初始状态。这种概念，非常适合机械中的连续制造过程，例如板料冲压，锻造等。虽然在ANSYS中也有分析步的概念，但是笔者接触ANSYS多年，很多时候都会忘记这个概念，如果涉及到对于一个几何模型的先后操作，则主要是通过在各个分析系统中建立关系而得到的。例如，在静力学分析完毕后进行模态分析，可以通过先后两次分析得到。但是ABAQUS则是在同一个工作的分析步级别完成这种工作，这给人一种感觉，在ABAUQS中，连续使用多个分析步进行分析是一种最常规的工作，而这种工作对于ANSYS而言，则貌似一种高级的作业。在ANSYS中，只是梁，杆，板这种对象才需要截面。而且即便是这种理想对象，有时候也不需要截面，而只是提供实常数就好。笔者在学习ANSYS时，也经常弄不清楚，到底哪些杆单元需要实常数，而哪些是用截面来表达的，这不得不去查单元的帮助。而在ABAQUS中，把截面属性这个概念提到了重要位置。无论是什么物体，线体，板壳，甚至是实体，都需要有截面属性。这种统一，就使得设置截面属性也成为分析中必要的一步。这种统一，就笔者而言，初始很不习惯，但是一旦用几次以后，觉得也很好，免得像ANSYS中那样，还要考虑对于某个单元，要不要截面属性的问题。总结这四个方面，笔者的感觉是，ABAQUS更倾向于从结构设计工程师的角度考虑问题，而ANSYS则更加学术化，倾向于从有限元角度考虑问题。正因为如此，ABAQUS更适合应用，而ANSYS利于研究，但这只是从基本概念方面考虑所得到的结论。
