SolidWorks Simulation與其他有限元軟體的比較分析

1、關於有限元分析的幾點說明

◆任何有限元分析軟件的分析結果都會存在以下三方面的誤差:建模誤差(將實際模型簡化為數學模型的誤差,即理想化誤差)、離散誤差(網格劃分,將連續實體離散成有限個單元導致的誤差)、數值誤差(採用數值計算方法求解微分方程、偏微分方程導致的數值累積誤差),其中,建模誤差與有限元分析軟件無關,離散誤差和數值誤差與有限元分析軟件有關。所以,不管是SolidWorks Simulation,還是Ansys,其有限元分析結果都是存在誤差的。

◆有限元分析結果所存在的誤差主要是由模型簡化不合理、單元類型、單元大小選擇不合理、邊界條件(約束)和載荷施加不合理導致的,有限元分析軟件的離散誤差和數值誤差通常並不大。

◆有限元分析軟件的選擇並不重要,重要的是分析方法和思想。要想用好有限元軟件,得到較精確的分析結果,必須學好力學和有限元理論,並且還得搞懂產品的結構特點和實際工況。

◆在進行有限元分析時,通常會存在這樣一個現象:不同分析者使用相同的軟件對相同的產品進行分析,卻得出不同的結果,且結果可能相差較大。該現象是由於不同分析者的分析思想、方法不相同,分析細節處理不相同、選項、參數設置不一致引起的。該現象的產生與有限元分析軟件的選擇無關,無論是SolidWorks Simulation,還是Ansys都會存在這種問題。

◆對於有限元分析,不必太過於在意分析結果的精確程度,通常設計者只是為了判斷零部件的整體受力情況、變化趨勢以及大概的數值範圍。

◆實際產品模型、工況和計算機模擬情況差別較大,計算機分析通常只能作為一個參考。

2、關於SolidWorks Simulation的相關介紹

◆SolidWorks Simulation(前身為COSMOSWorks)是SRAC推出的一套強大的有限元分析軟件,可進行應力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優化分析。以下是SolidWorks Simulation的發展歷程。

1982年SRAC公司成立。

1985年SRAC公司開發出了世界上第一套應用於PC機的有限元分析軟件,把高高在上的有限元技術平民化。

1995年SRAC公司成為SolidWorks的第一家合作伙伴。

2002年SRAC公司被SolidWorks的母公司達索集團收購。

2009年COSMOSWorks改名為SolidWorks Simulation。

◆每一種主流有限元分析軟件都有自己的定位,都有自己的優缺點,比如,Ansys的強項是熱力學分析和電場分析,Abaqus的強項是非線性分析。其實,達索公司並沒有把SolidWorks Simulation定位成高精度分析軟件,它的定位是“方便設計者的快速驗證”。

3、SolidWorks Simulation與Ansys分析比較

(1)、界面風格

SolidWorks Simulation:中文界面、中文幫助文檔。

Ansys:英文界面、英文幫助文檔。

(2)、可操作性、簡單易用性

SolidWorks Simulation:基於PC+WINDOWS的軟件,界面友好,操作簡單,和SolidWorks操作習慣相同,模型修改後,之前添加的材料、約束、載荷等仍然有效。

Ansys:界面不友好,操作困難,模型修改後,之前在Ansys中進行的操作全部無效,必須重新進行材料屬性、約束、載荷的添加。

(3)、計算速度和分析時佔用內存、磁盤的大小

SolidWorks Simulation:計算速度更快、分析時佔用內存、磁盤更少,詳見論文《淺析COSMOSWORKS在有限元分析中的應用》。

Ansys:計算速度較慢、分析時佔用內存、磁盤較多。

(4)、和其他CAD/CAE軟件的集成性(CAD/CAE一體化是未來的發展趨勢)

SolidWorks Simulation:與SolidWorks無縫集成,容易實現CAD/CAE一體化。

Ansys:專用的有限元分析軟件,建模功能弱,較難實現CAD/CAE一體化。

(5)、分析功能的全面性

SolidWorks Simulation:功能相對比較單一,功能模塊較少,能滿足一般工程實際要求,但對複雜工況和分析中細節選項的處理相對較差。

Ansys:功能強大,功能模塊多,應用領域廣,對複雜工況和分析中細節選項的處理更好。

(6)、分析結果的可靠性和精確程度

SolidWorks Simulation:夠用,能滿足一般工程應用的要求。

Ansys:較權威。

作為大型商用有限元分析軟件,SolidWorks Simulation和Ansys都自帶了很多驗證算例,在驗證算例中,給出了有限元分析結果與理論計算結果的比較分析。此外,SolidWorks Simulation還自帶了NAFEMS基準。通過NAFEMS基準問題來說明SolidWorks Simulation軟件的線性靜態、熱傳導、幾何和材料非線性以及線性動態分析模塊的精確性。詳見SolidWorks Simulation的幫助。

論壇中很多人也都進行過對比驗證,在相同的零件、相同的條件和相同的分析方法下,SolidWorks Simulation和Ansys的分析結果通常差別不大。

由此可以推斷,SolidWorks Simulation的分析精度完全能夠滿足一般工程應用的要求。

(7)、價格

SolidWorks Simulation:與國外其他專用有限元分析軟件(如Ansys、Abaqus、Nastran)相比,價格比較便宜,整個有限元分析插件價格估計在10萬左右。

Ansys:價格較貴,整套軟件價格估計在100萬左右。


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