有限元
分析
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软件─Cosmos简介
Cosmos软件是美国SRAC（Structure Research and Analysis Corporation ）公司的产品，它具有计算速度快、解
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
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。
目前在全球范围内的CAE软件产品是非常多的，如COSMOS、ANSYS、NASTRAN、PATRA N、ADINA、SAP、MARC、ASKA、RASNA、JIFEX（国产）等。下面将美国加洲理工学院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
表1：COSMOS、NASTRAN、ANSYS测试结果比较
实体模型 分析类型 技术指标 ：
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
鞍型托架 振动频率分析 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
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，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。分析一下表1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。
COSMOS为什么速度快？
要解释清楚这个问题应该考查一下有限元分析软件的算法。有限元分析软件现在基于的算法有两种：一种是所谓的直接解法，一种是所谓的迭代解法。因为有限元软件处理的对象大部分是高元方程组，因此直接解法总能求得解，但速度就不能保证很快，虽然迭代法解题的速度很快，但不能保证所有的算法都是收敛的，因此传统的有限元分析软件大都采用直接解法。1982年，前苏联的三位数学物理博士致力于研究有限元分析的迭代算法的收敛性问题，因为，如果能保证迭代法总是收敛的，就可以大幅度提高解题速度。他们采用穷举法，分析迭代法中所有发散的算法，最后
总结
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出500多种导致迭代法发散的原因并加以有效的对症下药，终于在11年后的1993年发明了举世瞩目的FFE（快速有限元法，Fast Finite Element ）算法。FFE方法其实就是针对不同的迭代算法总能保证其收敛的改进的迭代法，现在的Cosmos就是采用的这种FFE方法。这是Cosmos解题速度快的一个重要的原因。
Cosmos解题时为什么占用的磁盘空间那么少？
Cosmos采用的算法是FFE技术，而FFE技术是1993年才发明的，要想把这种快速有限元技术应用到Cosmos软件中，必须重新编写Cosmos的源代码，1993年世界上比较先进的C++语言技术已经成熟，面向对象技术、内存优化管理技术、磁盘管理技术也已上了一个新台阶。正是因为在Cosmos的新的源代码中利用了这些新技术，所以Cosmos才具有用少的磁盘空间解决复杂的分析问题的能力。虽然SRAC在重新编写Cosmos源码上付出了代价，但却换回了其他CAE软件不能比拟的功能。使用方便 Cosmos是基于PC+WINDOWS上的软件，这在使用上很显然要比基于工作站+Unix上的软件好用的多。这对熟悉WINDOWS和UNIX使用的人就更清楚，因为有很多文章作这方面的说明，所以，就WINDOWS和UNIX的使用方面在此也不再累述。但值得说明的一点是很多有限元分析软件都是很早以前用FORTRAN编写的，所以界面并不都是很友好的，但Cosmos基于的操作系统就是PC机上的WINDOWS，所以就其界面来说必将越来越好。另外，COSMOS为各种分析类型建立了分析步骤示意图，如果对分析步骤不很明了，可以打开分析步骤示意图，它会提示应该做的每个步骤，就象马路的交通指挥灯一样；COSMOS还建立了智慧导向型菜单系统，如果分析问题的准备工作未做好，COSMOS就使相应的功能项变暗，使分析无法进行下去，这节省了误操作所浪费的时间。
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