岩土软件发展情况.docxVIP

岩土工程有限元软件及其发展趋势2013-02-20 21:31??来源：中国岩土网??阅读：5342随着我国基础工程建设的发展，有限元等数值方法和有限元软件在实际工程中获得了大量的应用。目前已开发的有限元软件可以粗略地分为两大类，即通用有限元软件和岩土工程专用软件，软件使用者则需要根据拟解决问题选择合适的岩土工程软件，提高数值模型的效率，实现经济效益；软件开发者则需要关注有限元软件的未来发展趋势，提高软件的竞争力。陈?曦?xichen.geo@2013-02-20随着数值方法和计算机技术的快速发展，有限单元（finite element）理论和方法已经成为数值仿真技术的基本方法之一，有限单元法的快速发展又极大地促进了数值仿真技术的进步，使其广泛应用于航天飞行器、汽车、土木建筑、水利等行业，具体涉及固体、流体、热物理、电磁场、多物理场耦合等领域。近年来，在数学家、力学家和工程师的共同努力下，有限元方法进入了新的发展阶段，从基本的有限单元法发展出广义有限元法、随机有限元法、扩展有限元法、多尺度有限元法以及随机多尺度有限元法，这些发展充分地显示了有限元方法强大的适应能力和扩展能力。1.?有限元软件介绍与有限差分法、有限体积法、边界单元法、离散单元法以及无网格法等数值仿真技术相比，有限元法在岩土工程中应用最为广泛。可用于岩土工程分析的有限元软件可粗略地分为两大类，即通用有限元软件和岩土工程专用软件。通用的有限元软件主要有ABAQUS，ADINA，ANSYS，COMSOL Multiphysics, LS-DYNA，NASTRAN等，而岩土工程专用有限元软件主要有CRISP，GeoFEA，GeoStudio，Midas GTS，PLAXIS，Rocsciences，Z-Soil和SoilVision等，这里仅简单介绍其中一些常用的有限元软件：(1)????ABAQUS简介：介绍ABAQUS的命名来自中国古老的计算工具算盘?(ABACUS)?，软件也采用了算盘作为它的图标。ABAQUS?由创建于1978年HKS (Hilbitt, Karlson, and Sorensen)?开发。2005年?HKS将ABAQUS以4.13亿美元的价格卖给达索(Dassault Systemes Simulia Corp.)。由于?ABAQUS软件进入中国市场较晚，早期版本前后处理功能有限，复杂模型主要借助于Patran软件来产生ABAQUS的输入文件，这些因素制约了ABAQUS在工业界的应用。新版本ABAQUS/CAE已经得到了显著改善，为ABAQUS更好地发展奠定了基础。特点：在非线性计算和接触问题等方面具有业内具有领先优势。新版本（6.5以后版本）前后处理图形界面和建模能力有了大幅的改善。尤其是，Abaqus有模型树，所有的操作一目了然，思路也很清晰和明朗。二次开发功能强大，留有47个用户接口如提供了用户本构模型接口，用户单元接口，Python脚本编程，适合高级用户使用。在众多通用有限元软件中，ABAQUS更适合解决岩土、混凝土等非线性问题。但ABAQUS在工业界应用没明显不如在科研领域广泛。用户需要购买软件一定期限的使用权限，费用较昂贵。(2)????ADINA简介：ADINA R D, Inc.?由美国麻省理工学院的K. J. Bathe教授和他的同事于1986年创建。当时公司的一个专门任务就是开发用于固体和结构，热传导，计算流体动力学的线性和非线性有限元分析系统ADINA。特点：在桥梁结构的动力学分析，生物医学及核反应等方面具有较高的可靠度，也可以处理流体-结构相互作用，热力耦合等多物理场等问题。(3)????ANSYS简介：John Swanson?在Westinghouse Electric Corp.?开发了一个主要用于核反应的有限元程序，1969年Swanson?离开了Westinghouse?将此程序推向市场并名为ANSYS。1996年, ANSYS?正式发布。ANSYS Inc.由美国的Swanson Analysis System Inc.?拥有，2006年又收购了Fluent Inc.?的母公司爱美达?(Aavid Thermal Technologies, Inc.) Fluent是世界最大的计算流体力学?(CFD)?软件供应商和服务提供商。 到2006年止，ANSYS公司资产已经达到?18亿美元。由于进入中国市场较早，ANSYS在中国拥有广泛的客户群。特点：图形界面友好，前后处理和建模功能强大。Ansys应用领域广泛，在结构优化设计、拓扑优化设计和随机有限元等方面有一定的优势。Ansys可通过自己的APDL程序语言来编程序建模，所有结构尺寸都可以参数化。目前主要用于机械和结构分析。(4)????LS-DYNA简介：LS-