随着工业软件国产替代、数字化研发平台集成化等趋势持续深化,CAE(计算机辅助工程)仿真软件在企业研发流程中的角色愈加重要。无论是前期的性能预测,还是后期的优化验证,CAE 都是现代研发体系的核心支撑工具。

本文系统梳理当前全球五大 CAE 软件巨头及其主要仿真产品线,帮助工程人员和IT管理者更全面地了解主流仿真工具的能力、特点与适用方向。

一、ANSYS(美国)

特点:多物理场仿真一体化领导者

主要软件包括:

ANSYS Mechanical:结构力学仿真,支持线性/非线性、模态、疲劳、热结构耦合等。

ANSYS Fluent / CFX:通用CFD求解器,Fluent应用最广,CFX适用于旋转机械。

ANSYS Maxwell / HFSS:电磁场仿真,Maxwell适合低频电机类应用,HFSS专注射频微波。

ANSYS Icepak:专用于电子散热、系统热分析。

ANSYS LS-DYNA:显式动力学仿真,强于碰撞、冲击、爆炸等问题。

ANSYS Discovery:面向设计阶段的实时仿真工具,适合快速趋势评估。

二、Dassault Systèmes(法国)

特点:设计-仿真-平台一体化,依托3DEXPERIENCE平台

主要软件包括:

Abaqus:强大的非线性有限元分析工具,擅长复杂接触、材料大变形等问题。

CST Studio Suite:高频电磁仿真平台,应用于天线、EMC、雷达系统。

Simpack:用于铁路、汽车等领域的多体动力学仿真。

Dymola:基于Modelica的系统级建模与多物理场仿真工具。

Fe-Safe:疲劳寿命预测软件,常与Abaqus联用。

PowerFLOW:基于Lattice Boltzmann方法的流体仿真软件,适合外流场场景。

三、Siemens Digital Industries Software(德国/美国)

特点:CAD/CAE/PLM 全链条整合,适用于大型工程企业

主要软件包括:

Simcenter 3D:通用多物理场仿真平台,集成结构、热、声、NVH等模块,原生支持NX平台。

Simcenter STAR-CCM+:高精度CFD仿真平台,适用于多相流、反应流、自由表面等复杂场景。

Simcenter Amesim:系统级建模工具,覆盖热液、电气液压等多域建模。

Simcenter FLOEFD:嵌入CAD环境的快速热仿真工具,适合产品设计初期快速评估。

NX Nastran:经典有限元求解器,适用于线性结构分析。

Simcenter MAGNET:低频电磁仿真,适用于电机、磁性设备仿真。

四、MSC Software / Hexagon(美国 / 瑞典)

特点:结构和运动仿真技术积累深厚,适合重工业场景

主要软件包括:

MSC Nastran:NASA起源的结构求解器,是众多行业标准。

Adams:领先的多体动力学仿真工具,适合机构运动分析。

Marc:非线性热-结构耦合仿真,适用于橡胶、复合材料等复杂材料建模。

Cradle CFD(scFLOW):流体仿真软件,适用于电子、暖通、车载热管理等场景。

Digimat:多尺度复合材料建模平台,用于微观结构模拟。

Actran:高精度声学仿真软件,适用于噪声传播、声振耦合分析。

五、Altair Engineering(美国)

特点:以结构优化和轻量化仿真见长,强调AI辅助分析

主要软件包括:

OptiStruct:融合拓扑优化和结构分析,适合轻量化设计。

RADIOSS:显式动力学工具,用于碰撞、冲击等高速非线性问题。

AcuSolve:流体仿真平台,支持热流耦合。

Flux:电磁仿真工具,适用于电机、电气系统建模。

SimSolid:面向设计人员的快速结构仿真,无需划分网格。

Compose / Activate:面向控制系统、信号建模与系统响应分析。

六、五大厂商对比简表

公司名称主攻方向结构仿真流体仿真电磁仿真系统建模优势概述ANSYS多物理场强强强中通用性好,覆盖全面Dassault非线性+平台强中强强结构、电磁突出,平台整合强Siemens系统+集成强强强强与CAD/PLM深度融合MSC结构+运动强中弱中多体动力学行业领先Altair优化+轻量强中中中拓扑优化与AI辅助设计出色

结语

当前CAE市场呈现出“平台化、多物理场、系统级建模、实时反馈”的综合趋势。无论是传统重工业,还是新兴的新能源汽车、半导体、能源领域,仿真都在助力产品更快、更稳、更低成本地进入市场。

了解五大主流厂商的仿真产品结构,有助于企业在工具选型、体系规划、数据整合方面做出更具前瞻性的决策。