COSMOS与其他有限元分析软件的比较

Posion

COSMOSWorks（已改名为 SolidWorks Simulation）是SolidWorks环境下优秀的有限元分析软件。属美国SRAC（Structure Research and Analysis Corporation，2003年被 DS SolidWorks 公司完全收购)）公司的产品，它具有计算速度快、解题时占用磁盘空间少、使用方便、分析功能全面、与其他CAD/CAE软件集成性好等优点，

现在，企业面临的最大挑战是怎样快速地推出可以信赖的高品质产品。达到这一目标的途径只有缩短产品的设计周期、降低产品的制造成本。这样的问题对稍有一些头脑的人都是可以提出来的，问题是如何去缩短？怎样来降低呢？
　　在一个现代化的企业中，CAD/CAM已经减少了不少设计者的负担，原来被视为CAD/CAM中配角的CAE（计算机辅助工程）已经不再是以前的可有可无了，现在已经是高品质设计中不可缺少的重要一环，CAE不仅可以减少CAM中制造实体模型的次数，还可以帮助设计者在CAD中合理去建构几何实体模型。因此合理运用CAE可以缩短产品的开发时间，减少产品制造的成本。这也从一个侧面说明，在整体效益上看，CAD/CAE/CAM已经是不可分割的了，并且向集成化的方向发展是一个必然趋势。说的具体一点，CAE可以使企业达到现代化的水准，即可以：
　　1、缩短设计所需的时间和降低设计成本。
　　2、在精确的分析结果下制造出品质优秀的产品。
　　3、对设计变更能快速作出反应。
　　4、能充分地与CAD集成并对不同类型的问题进行分析。
　　5、能准确地预测产品的性能。

     怎样选择CAE软件?

　　 CAE在企业中属高深技术的范畴，因此，选择CAE软件产品应从技术的角度入手，但软件的计算速度、分析问题所需的硬盘空间、软件的使用方便性、软件的分析功能、与其它CAD/CAE软件的集成性，是评价CAE软件的基本准则。

目前在全球范围内的CAE软件产品是非常多的，如： COSMOS、ANSYS、NASTRAN、PATRAN、ADINA、SAP、MARC、ASKA、RASNA、JIFEX（国产）…等。

　　

下面将美国加州理工学院的Paul M. McEcroy博士对一些CAE软件的测试结果公布于此，供一些企业参考。值得一提的是Paul M. McElroy博士是完全站在公正的、中立的立场上进行这项工作的，并且这些结果已经得了其它有关专家的进一步证实，目前已经成为国际公认的结论。测试这些结果的前提是：各种分析题目相对于每一种软件都具有相同数目的结点数、元素数和DOF，限于篇幅，这些相同的设置结果不累述于此，分析结果见下表：

COSMOS、NASTRAN、ANSYS 测试结果比较表

                                 COSMOS        NASTRAN        ANSYS
电话手柄——静力分析：

最高精确度                      0.00318          0.00318          0.00320

解题时间                          46秒            244秒           460秒

占用磁盘空间                      11MB            73MB           240MB

墙挂——静力分析：

最高精确度                      0.00159           0.00159          0.00165

解题时间                           70秒            4920秒          360秒

占用磁盘空间                      17MB             585MB           70MB

板手——静力分析：

最高精确度                    0.075527           0.075526          0.075666

解题时间                          50秒             435秒            200秒

占用磁盘空间                      6MB             112MB             50MB

磁盘驱动器——振动分析：

模型1                         2015.3HZ           2015.3 HZ         2032.3 HZ

模型2                         2098.7HZ           2098.7 HZ         2120.2 HZ

模型3                        3839.7 HZ           3839.6 HZ         3887.7 HZ

模型4                        4154.5 HZ           4154.5 HZ         4203.7 HZ

模型5                        4596.1 HZ           4596.2 HZ         4643.2 HZ

解题时间                         41秒              180秒             710秒

占用磁盘空间                    7.3MB              55MB              205MB

鞍型托架——振动分析：

模型1                        2465.4 HZ           2465.4 HZ          2469.5 HZ

模型2                        4969.4 HZ           4969.4 HZ          4977.7 HZ

模型3                        7340.0 HZ           7339.9 HZ          7352.3 HZ

模型4                        7722.4 HZ           7722.4 HZ          7750.9 HZ

模型5                        9432.5 HZ           9432.5 HZ          9470.9 HZ

解题时间                        160秒               430秒            1500秒

占用磁盘空间                   10.3MB              93.3MB            355MB

火花塞——振动分析：

模型1                         4980.4 HZ          4981.0 HZ          4964.0 HZ

模型2                         5005.0 HZ          5004.8 HZ          4987.5 HZ

模型3                       13,142.0 HZ         13,145.7 HZ        13,110.6 HZ

模型4                       13,517.0 HZ         13,517.4 HZ         13,437.2 HZ

模型5                       14,647.0 HZ         14,656.9 HZ         14,684.0 HZ

解题时间                       350秒             1110秒              2340秒

占用磁盘空间                    17MB              148MB               544MB

　　从目前三种流行的分析软件的测试表中可以看出：COSMOS和NASTRAN的分析结果是很接近的，而ANSYS的误差要大一些，NASTRAN是通过牺牲速度来达到精度的，而ANSYS是通过放弃精确度和加大解题占用的磁盘时间来提高速度的。

    分析一下上表中的技术指标的平均值（当然，某个领域的分析可能与这个平均值比会有一些出入）：COSMOS、NASTRAN、ANSYS解题速度比为1∶16∶9；解题占用的磁盘空间比为1∶14∶22。也就是说COSMOS解题的平均速度分别要比NASTRAN和ANSYS快16倍和平倍，而解题占用的磁盘空间分别减少14倍和22倍。从这些数字也可以看出COSMOS软件在有限元分析软件中是技高一筹的。

      ----以下转自《君仁天下》的新浪博客---

    就自己用过的有限元软件，比较一下它们的优缺点和未来发展趋势。

    abaqus，自从被达索收购后，其名声大振，发展也算得上是如日中天。本人用过一阵，发现其非线性接触算法存在问题，就是当一个接触面不是连续时，其收敛非常困难，该核心算法是很难改进的。

    ansys，自从建立起workbench体系后，其软件整合力度加大，逐步整合了ICEM，CFX，FLUENT…等各专业领域软件，其适用领域也逐步扩大。其经典ansys是结构力学分析模块，该模块也存在非线性接触非连续接触面收敛困难问题。workbench体系建立起来后，分析简单问题基本上做到了傻瓜化，但是对于复杂问题仍束手无策，需要对整合体系下的单独软件非常熟悉。这无异于仍然要学习一个新软件，需要花费大量的时间。通过ansys来了解仿真领域的多样性还是不错的。

    patran / nastran，一款非常经典的结构力学分析软件，自从2001年接触以来，除了整合进优秀的非线性软件marc，基本没有任何变化。MSC曾开发出来的simxpert，经试用就是一垃圾。这使得在界面整合改进上MSC一下落后了好几年。但是patran的兼容性和灵活性是非常经典的，marc的非线性算法的强大地位一时也不会有其它软件能替代。所以在以后相当长一段时间里，在结构力学领域patran/nastran仍有相当大的市场。

    cosmos，与solidworks整合得非常好，可以作为一款傻瓜级的仿真软件学习，其计算精度也不象网上评论得那样差。

    hyperworks，号称是最强的有限元前处理软件，使用过以后感觉平平，其方便性还不如patran。在复杂几何模型导入和自动网格划分方面有时甚至不如patran。不过网格划分质量倒是比patran要强。旗下的radioss采用的显式分析算法，和ls-dyna类似，据说在碰撞领域里能占有一席之地。由于其目标是做一款通用前处理器，导致与各个求解器的兼容性都存在些许问题。

    comsol，一款真正的多物理场耦合分析软件。当其它软件还只是在整合方面竞争时，一种新概念的有限元分析软件诞生了，它就是comsol。该软件是基于统一单元建立不同数学模型的思路上，与传统有限元软件基于各种单元类型的分析完全不一样。而且该软件能与matlab无缝对接，更增强了其分析的灵活性。由于该软件才发展十几年，很多地方做得不够完善，比方说复杂几何模型导入和自动网格划分技术方面。而且对于稍复杂一点的分析需要考虑数学方程式，门槛要求较高。

     总得来说，现在有限元分析向三个层次发展，第一层次就象cosmos，和ansys workbench那样，大众化分析为主，稍有点力学基础的即可以使用；第二层次就象nastran，fluent那样，以专业分析为主，针对不同领域满足不同的专业化分析；第三层次就象comsol,matlab那样，以统一的数学建模为主。

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_548f1a050100mzl3.html

大混子

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