ANSYS，ABAQUS，Hyperworks，Comsol有限元软件该学哪一个？

ANSYS，ABAQUS，Hyperworks，Comsol……有限元软件该学哪一个？

不管你是由于工作或者课题原因刚刚接触有限元仿真，还是已经学过几年有限元，但学的是经典的ANSYS APDL，在面对实际的工程问题的时候，都需要选择一款现代的有限元仿真软件。市面上通用有限元仿真软件那么多，有ANSYS Workbench，ABAQUS，Hyperworks，Comsol……眼花缭乱，好像每一个都很强大。

图来自-ANSYS官方网站 每一款有限元软件都宣传自己功能强大

该学哪一个软件？从哪款软件开始了解有限元比较好？学了这个软件，它能不能满足我的仿真需求，以后工作是不是能用得上？

先抖个机灵，用哪个软件主要取决于公司买了哪个软件的正版。买了谁就用谁。或者团队在用哪个软件，你跟着学就完事了。

但大多数情况下，你懂的，由于一些原因，可能这个项目就你一个人分析，你也并没有特殊倾向于哪一款软件。这种时候，可以发挥一下极客精神，像选电脑、选手机一样，先大致了解对比一下市面上的几款主流的有限元软件，再投入时间和精力去学习，也许会走的更坚定一点。

这篇回答，我试着从不同角度，比较一下我所了解的几款有限元软件，聊聊它们的区别，和各自的优劣。

从安装包和学习资料的获取难度上，我主要比较四家的软件：ANSYS Workbench，ABAQUS，Hyperworks和Comsol。在比较之前，让我们先大致来了解一下它们：

简单了解一下，江湖上有限元软件主要就是几大巨头：

“宇宙大厂” ANSYS，产品包括经典的APDL，Workbench，还有面向设计工程师的Discovery系列（Live、AIM等）；达索的SIMULIA Suite，主要就是ABAQUS，套件里还包括有拓扑优化软件Tosca，参数优化及仿真自动化软件Isight，和疲劳分析软件FE-safe；Altair，拳头产品是专业前处理软件Hypermesh。它家也有一套“全家桶”Hyperworks，包括求解器optistruct和radioss，2023年更新的界面Hyperworks X，还有面向设计师的inspire studio；Comsol，这是从MATLAB脱胎出来的，一款偏数学的有限元仿真软件。过去默默无闻，但最近几年国内推广做的很好，帮助文档和官方案例库很多都有中文，疫情期间放出了很多教学视频，录得也是非常全面；还有几大巨头，包括最早的MSC，西门子，ESI等等，这些笔者暂时不太了解，就不提了。

先说结论：

常见的力学分析——ANSYS Workbench；

多物理场耦合分析——可选Comsol；

要自己编程实现一些功能，或打算做强非线性分析——ABAQUS；

模型复杂，或者想做优化——Hyperworks。

想找有限元仿真相关工作——ANSYS Workbench

想去航天、船舶等领域——ABAQUS

想去车企相关——Hyperworks

想学习有限元和用多物理场相关理论搞科研——Comsol的官方教程和案例库欢迎你

这里补充一下：我上面说的行业并不准确。秦仲子 的回答强调了在同一行业内不同分析领域有不同的软件。比如碰撞常用LS-Dyna，流体风阻还有STAR-CCM+，电机常用ANSYS Workbench等。评论区也有提到关于ANSA和MSC的。

这些软件中，我想大多数人在高校里学到的有限元课上老师讲的用的都是ANSYS经典界面APDL，图书馆能借到的五年以前的教材大多数也是它。（也许最近几年有些年轻老师会讲别的？比如Altair和ANSYS搞的教育部合作育人计划）

ANSYS APDL的界面复古，操作繁琐，左面的菜单栏中没有模型树，甚至2023版本了官方也不给它一个撤销键。当然它非常接近底层实现，用它来学习有限元还可以，但工程应用的话……除非你确认自己需要使用APDL中的某些功能，否则还是不要为难自己比较好。

ANSYS APDL的界面。从内到外透着一股win95的气质

Discovery系列是ANSYS在2018年船新推出的面向设计师的仿真软件系列。包括实时仿真软件Discovery Live，还把之前推出的傻瓜化仿真软件AIM也包含进去了。

这个套件我也试着玩过，AIM的壳应该是用的Iron Python，处理速度略慢。界面倒是非常容易上手，而且还有中文。Live相比仿真软件更像是个做动画的玩具，直接把仿真整合进了设计流程中。但目前来看，ANSYS家的主流还要看Workbench。

Discovery AIM的界面。有中文，各种仿真流程还有详细的引导。但运行速度慢，可选功能不是很全面。目前版本上限不高。但也许三五个版本以后会像当初Workbench一样崛起？

与Discovery类似的还有Altair的Inspire系列，也是面向设计师的结构优化和仿真软件，上手容易，上限也不高，没有特别多的高级功能。当然达索家Solidworks以及一众CAD三维设计软件也早就都有了最基础的仿真功能。

它们的一大好处是界面是真的漂亮，AIM后处理画出的云图甚至带高光，色彩饱和度很高。初学者学习有限元，看到五颜六色的结果云图就觉得开心。但对于要严肃学习有限元仿真的同学来说，你理应有更高的追求。

（如果你只是拿有限元仿真来做一个再简单不过的本科毕设，那真的推荐你用AIM或者inspire来弄，相信我，都不用教程，开箱即用很爽的。甚至你还可以试试无网格仿真软件SimSolid，不过那个已经不是有限元了）

在这些玩具之外，Workbench，ABAQUS，Hyperworks和Comsol，它们都是功能全面、强大的专业有限元仿真软件。

ANSYS Workbench经过多年的发展，已经能够比较好的平衡专业性和易用性。尤其是2023R2版本的Mechanical发布了Ribbon风格的新界面，更是让新用户的上手难度进一步降低。只要你的问题属于力学问题的范畴（包括但不限于静力学、动力学、流体力学，传热等），你又不了解有限元想要入门的话，Workbench都是很好的选择。

严格来说，Workbench是一个协调ANSYS自家多种软件，实现数据完美交换的统一平台，ANSYS自家及收购的各种软件都能在Workbench平台上实现数据交换，从前处理到后处理全部流程都能在Workbench上跑通。它的静力学模块求解器仍然基于经典的APDL，提交任务时会在后台生成一个APDL的输入文件。整个Mechanical应用就是在APDL上面套了个壳。

ANSYS Workbench的Mechanical应用界面。换用Ribbon风格以后整体还是十分清爽的。

ABAQUS和ANSYS差不多，都是非常老牌的有限元仿真软件。21世纪初在清华大学庄茁教授的支持下引入中国，在国内也有比较长的推广历史，教材也不少。在ANSYS还只有APDL界面的年代，ABAQUS以其（和APDL相比）更现代化的界面、强大的功能获得了不少用户的青睐。

很多软件介绍中提到ABAQUS，都会说它是大型通用“非线性”有限元软件。这主要是因为ABAQUS从算法到本构模型上，对于力学中经典的三大非线性问题——结构、材料和条件非线性都有非常好的支持，非线性计算也很容易收敛。ABAQUS的显式算法也做的非常棒，Explicit求解器是ABAQUS的重要组成部分。

被达索收购以后，SIMULIA套件中还包含了其他几个小弟，让ABAQUS的功能更加完善。而且ABAQUS前后处理脚本语言用的是Python，求解核心则使用Fortran，完美兼顾了便捷与计算效率，而且很容易进行二次开发。关于ABAQUS子程序的教程网上也有很多。

ABAQUS每一代基本都有中文界面，很多术语的翻译也都比较准确。这一点对于很多看英文头疼的朋友们来说是个福音。

ABAQUS软件界面，属于win xp时代的风格，工具栏可移动，且界面支持中文。

Altair公司的Hyperworks，其中最著名的软件自然是前处理工具Hypermesh。这个软件说它是地表最强的前处理软件之一毫不为过。（据说ANSA和这货不分伯仲，但我没玩过ANSA）

许多工程师喜欢用ABAQUS做仿真，但又苦于ABAQUS的前处理功能有限，所以会用Hypermesh来为ABAQUS画网格。Hypermesh也非常开放，它支持非常多的求解器格式，可以替很多有限元求解器做网格划分等前处理工作。但大势所趋，各家软件巨头都在不断的兼并收购，希望能把仿真的每一个流程都纳入自己的商业版图，Altair也不例外。所以Hyperworks其实是个非常庞大而完整的CAE仿真软件体系，从分析到优化、从隐式到显式，再到电磁、流体分析它都有涉及，还针对制造业很多具体的需求，比如跌落、冲压、汽车的NVH分析等等场景定制了专属的工具。

Hyperworks在2018版本以前，上手其实还是有一定难度的。尤其是它令初学者困惑的panel面板，常常让人陷入选择困难症。它的上限很高，操作熟练以后能极大提升工作效率，但学习起来比较痛苦。好消息是Altair也在2023年更新了类似Ribbon风格的新界面Hyperworks X，新界面图标更大，新功能更人性化，操作效率更高，让人一眼看上去就感兴趣。

Hyperworks 2023 X的新界面，和Inspire风格一致，十分友好

至于Comsol Multiphysics，这个软件脱胎于MATLAB的有限元工具箱。有限元法虽然最早是被力学工程师提出来的，但它实际上是个求解偏微分方程的数值方法。只要是偏微分方程，能够化为弱形式，都可以用有限元来求得近似解。因此Comsol就是从数学角度出发的一款仿真软件，从诞生之初就有着非常鲜明的数学气质，而且从软件底层逻辑上就在追求多物理场的耦合仿真。

作为一个后来者，想要获取更高的市场份额是很困难的事。像ANSYS的APDL界面那么难用，至今还有数量众多的忠实用户。所以Comsol为了推广也是拼了。它有专业的团队，不仅界面支持中文，求解器的输出提示是中文，甚至还把大部分帮助文档和许多的技术博客都译成了中文。而且自带大量的案例库，把过去几十年里科学家和工程师们用MATLAB计算的仿真案例都收归官方。你如果想要学习Comsol，它官方提供的教程比很多其他软件的第三方教程还要丰富和详细，唾手可得。

它的一大特色——对一些用户来说也许是个缺点——就是它非常数学化。不管是物理场的控制方程还是边界条件，都会明明白白的写在软件界面上。除了Comsol，你很难找到一款软件会把固体力学的平衡方程、传热方程和流体力学的N-S方程及边界条件给你摆在脸上的。所以很多用Comsol做仿真的论文也特别喜欢强调这个问题用到的控制方程组。

这一点对于学霸来说自然是非常喜欢，但对于很多半路出家的工程师和数学功底没那么好的同学来说无疑是个噩梦。那个倒三角的nabla符号，向量点积和偏微分明晃晃的放在界面上，总容易让人回忆起大学时代一些不(mei)堪(xue)回(ming)首(bai)的课程。

Comsol Multiphysics 的界面。支持中文，功能强大，尤其擅长多物理场耦合仿真。对数学水平要求较高。

讲完了基本信息，接下来，我们从学习资料、上手难度和适用的范围讨论一下四套软件的特点。

1. 学习资料的获取

把这个放在第一位，是因为不管软件的功能是不是强大，你首先得能学会才能用好。这四款软件的学习资料都非常丰富，但它们大致还是呈现不同的风格。得不到的永远在骚动，被偏爱的都有恃无恐。

ANSYS因为进入中国市场最早，所以民间的教程书籍和网络上的学习资料都是最丰富的。也因为用户基数大，所以你如果遇到问题在网上提问，得到解答的概率也比较大。但可能正因为如此，ANSYS的教程大多数都来自独立的第三方。这些教程的发布者都是业界的大佬，很多人自己就能靠发教程获取一定的收入或是声望。也有许多前辈将自己辛苦录制的教学视频免费或者低价放在网上供大家学习。

ANSYS和Workbench的教程书籍资料也非常丰富

ANSYS的官方代理商比如安世亚太每年也会翻译并推送软件的更新日志。官方文档里的案例模型大多数都是APDL的命令流，官方的模型和教程也有，在一些公众号里能找到许多资料。

ABAQUS的教程数量和质量都仅次于ANSYS，也是非常丰富。著名的书籍包括早期曹金凤、石亦平两位博士的《ABAQUS有限元分析实例详解》，还有江丙云博士于2018年主编出版的《ABAQUS分析之美》等等，不一而足。还有一位神人王鹰宇先生，以大毅力大宏愿在业余时间翻译了全套ABAQUS官方的帮助文档，出版成书，实在令人敬佩。还有USim公众号的邓工，此乃一奇人，把ABAQUS用成了大型动画制作软件

但达索官方提供的教程笔者在网上没找到太多。也许只有付费的大公司用户能够获得内部定制培训的机会。

ABAQUS分析用户手册，帮助文档的非官方译本。不禁让人感叹作者无私奉献之精神。王鹰宇先生真的是用生命诠释了自己名字中的“英语”二字

当然ABAQUS帮助文档里也有不少案例模型文件，但它的帮助文档，笔者个人觉得阅读体验不是特别的好。

Altair和Comsol两家公司则恰恰相反。或许是推广策略，它们两家的教程都以官方为主，体系更加完善，质量也更高一些。Altair在2023年把百度云盘更换成了企业网盘，每年的培训资料和各种书籍、论文都能在网盘里找到。而且官方的技术支持工程师还把教程视频发到了B站，对于学习者来说非常的友好。Altair网盘里有一本《有限元仿真实践原理-学生参考书》，更是理论联系实践，写的深入浅出，是一本不可多得的既讲有限元理论又讲工程实践经验和软件操作的入门教材。

Altair的软件帮助文档写的是图文并茂，还可以交互，真的不错。而且官方案例库里的模型，每一个教程都写得很详细，很适合自学。

Hypermesh 2023的帮助文档，看起来就十分清爽。内部排版也很舒服。

Comsol更进一步，官方逼死同人，软件菜单里直接自带案例库。案例库里每一个案例每一步操作都给你写出来，而且许多都带有中文翻译。你想做什么类型，哪些物理场的仿真，几乎都可以先到案例库里找一找有没有类似的。

另外Comsol的官方网站上，有一个多物理场仿真百科，用来快速入门学习有限元仿真和多物理场理论是很不错的。前面提到过，Comsol把很多官方的技术博客和部分在线帮助文档都翻译成了中文，对中国的学习者来说非常友好。

其实四个软件的学习资料相对都非常丰富，比其他小众仿真软件还是强了太多。记得笔者试着学Isight的时候，那市面上能找到的教材叫一个少，只有树西前辈多年前出版的一本薄薄的书。最后还是啃着帮助文档学下来的。虽然说理论上讲软件有帮助文档就能入门，但是使用的人多，教程丰富还是会极大降低学习的难度。

2. 上手难度

讲完了学习资料，我们就可以讲上手的难度了。在笔者看来，一款优秀的软件，要能够很好的平衡“上手容易”和“功能强大”这两个诉求。在上手难度方面，按我个人的看法排序是ANSYS Workbench> Comsol > ABAQUS > Hyperworks。接下来仔细讲讲为什么这么排。

首先我感觉上手最简单的是Workbench。因为用Workbench的话，丢一个静力学分析项目进去，默认的材料结构钢就放在那里，每一步的操作也直观的摆在上面，用户只需要按部就班的定义材料、画几何、网格、边界条件，然后点击求解即可。Workbench为用户设置了大量的默认选项，还自带完善的几何导入接口。初级用户几乎只需要导入模型，用默认设置划分网格然后点几下设置边界条件，就可以一键求解出结果（管它结果合不合理呢）。如果导入的是装配体，Workbench还能自动给你添加绑定接触。至于一些稍微高级一点的设置和复杂的操作，比如修改单元类型和实常数、定义载荷步、网格划分方式等等，Workbench也都有办法实现，但作为初学者完全不需要考虑这些，你很快就可以得到漂亮的应力云图。云图谁不喜欢呢，这种迅速的即时反馈，最大程度上避免了劝退初学者。当然，工程上这样得到的分析结果往往都是错误的。一次成功的有限元分析，必须要对材料、载荷、边界条件、接触关系和网格等各种因素进行审慎考量，还要对几何进行适当的简化。但这些对于入门用户来说，都可以往后推一推。

排第二的就是Comsol了。把Comsol排在第二位，主要是因为它支持中文界面和Ribbon排列的菜单栏，以及它自带的案例库。其实很多用户包括我一开始都觉得Comsol挺难学的，因为它把偏微分方程写在界面上，很多工程师用户脱离学校太久，某个物理场对应的控制方程只有模糊的印象，甚至可能上学的时候没学过这门课，一看到方程里一脸的倒三角nabla符号和偏微分、向量点积就害怕。但其实稍微深入了解一下就会发现Comsol真的是很人性化，它把控制方程和边界条件都写出来，对于稍有一点微分方程基础的用户来说，能够很清楚直观的理解这个边界条件代表的含义，而不用去翻看帮助文档查看它们的区别。而且Comsol和ANSYS Workbench一样，都自带了丰富的材料库。如果你只想做初级的仿真，你也可以导入几何然后自动进行网格划分，简单几步就可以求解。

另外，Workbench具备比较完善的参数化功能，Comsol自带了参数扫描功能，这些都能帮助用户完成一些基本的批量求解操作。

ABAQUS和Hyperworks排在第三第四位，主要是因为想用它们完成一次Hello World级别的有限元分析，需要的操作可能要比前面两款软件