怎样学习有限元分析才能更快？

weixin

ANSYS功能强大，也很吸引人，但真正是使其成为手中一把利剑的人少之又少。也许文章比较长，感谢你们有耐心把它读完。

ANSYS，公认的难学、难用，但并非如我们想象的那样难于上手，就像学习一门语言，入门之后在兴趣的驱使下，还是能够征服它的。研究生阶段，使用ANSYS完成了863项目子课题-尿素合成塔数值模拟系统的开发工作（开发平台-ANSYS），有了这种经历，自己也有胆出来把经验分享出来了。

一、如何入门

ANSYS难学，是因为入门难，目前国内有大量的ANSYS书籍，而且都有一个很挺的名字，但一个又一个的初学者发现，在学完这些拥有靓丽名字的ANSYS书籍之后，碰到问题依然是一头雾水，不知道如何下手，心里上首先产生了一种畏惧心理，以为是ANSYS软件本身难学的原因，其实这本身并非是软件的问题，也不是个人的不努力，而是努力的方向不对。

想要会用而不是学好ANSYS，首先就要加深对ANSYS的理解，也就是它是怎么工作的，明白了这些再拿到问题就不会无从下手，而ANSYS是如何工作从国内大多数书籍上（很多是直接翻译ANSYS英文帮助，这是一种误人子弟和不负责任的做法）是学不到的。ANSYS这款软件包括前处理、求解和后处理三部分，前处理主要是建立模型什么的并不难理解，后处理是等计算完毕用来处理计算结果的，关键是在求解这一部分，把这一部分理解好了就会拨开迷雾见到阳光了。ANSYS工作过程如下：

首先，我们在前处理模块建立模型，也就是我们看到的工程系统的外形（称为有限元实体模型）。

建出模型后，我们要将其转化为有限元模型，在这部分我们需要选择单元类型，输入材料参数和匹配单元与模型相应部位的对应关系。ANSYS计算出来的都是变位（也就是模型的位移），然后通过位移导出应变，再使用应变值导出应力值（输入材料参数就是为了使用应变算出应力值），当然这些都是在程序内部完成的。这里我们遇到一个新的问题就是单元如何选取的问题，究竟选择什么样的单元合适，对初学者来说去详细了解单元的属性还不太现实，所以建议查阅资料看看别人用的单元类型，如果还只是处在入门阶段，想要真正熟练应用各种单元进行不同问题的分析，是非常难的，因为ANSYS单元库本身也只有100多种单元，不可能适用于所有单元。等我们选择了某种单元，输入了相应的材质参数（这个比较确定，各种材料有其固定的参数，比如E）之后，对模型进行网格划分，这是把实体模型转化为有限元模型的过程，任何一本ANSYS书籍上都有如何划分网格的详细介绍，不详述。

划分完网格后的模型，其实已经确定了内部各个单元应力是如何传递的，求解过程就是一个解方程组的过程，解前面通过单元网格划分得出的大量方程组，计算机去完成好了。

所以，在拿到一个问题后，我们要进行分析可以按以下步骤完成：

  · 建立实体模型；

  · 选择单元类型，划分网格；

  · 求解。

而在这些步骤中遇到一些问题，则随着对ANSYS软件本身的慢慢熟悉，会越来越得心应手，这不是学习ANSYS真正难的地方，大家不需要在这个方面产生畏惧。

二、正确分析

当我们对ANSYS的操作比较熟练了以后，就可以进入下一步的学习，拿到一个问题如何进行大体上正确的分析呢？

首先，要分析这个问题进行有限元分析想要得到的结果数据，比如应力场、温度场等等。其次，当知道了想要得到什么数据后，要学习通过什么途径能够得到这些数据，比如我们要想得到某结构的应力场，可以通过位移算出应变，通过应变算出应力，这时需要我们查阅相关资料得到通过弹性模量、杨氏模量和应变能够计算出应力的信息，这时我们就会知道在材料参数里需要输入弹性模量、杨氏模量才能得到应力值，而如何输入这些变量，只是对ANSYS操作的熟练程度而已，不知道的也能够查到怎样操作，而进行其它方面的计算都是如此。我们之所以一头雾水，是因为还不知道能够通过什么得到我们需要的数据，而一旦知道了这些需要的材料参数，就会信心大增了。

然后选择单元，这时如果你没有很多的有限元分析经验，会很迷茫，这也确实没有什么好的方法，我们可以查阅ANSYS帮助文件里关于哪些单元适用于那些场合的指南。把这些确定下来后，问题解决方案就确定了，后面的求解设置工作可以通过大量的练习来熟悉。有了这些基础，我们可以在拿到问题时进行大致准确的有限元分析，至于是否真正的正确，还需要进一步的验证。

三、高手应有的境界

一名真正意义上的高手应该达到怎样的境界呢？在拿到一个具体的问题后，察看本领域的最新理论研究成果，比如进行尿素合成塔分析，考虑层板间，想要得到层板应力场，查阅前人如何计算尿素合成塔层板的应力场的，现在有没有最新的研究成果，然后利用这些公式到ANSYS单元库里去查找单元，看看针对这种问题是按照什么计算公式来作为基础开发单元的，如果有那就再好不过了，如果没有则需要分析人员利用本领域最新的科研成果结合自己在ANSYS二次开放方面的知识，从二次开发的角度开发新的用于该问题的专门单元（这个过程比较难，但并不是不可完成，因为ANSYS本身已经开发出来100多种单元，而且只有这样的分析才是足够专业和令人信服的），否则扣只能是近似的结果了。我们用这种新开发的单元来作分析的话，即使不能做到真正与现实情况一致，但至少是最接近于真实应力场分布的分析，因为这是以最新的理论研究为基础做的分析。

所以，想真正的学好ANSYS，不但要知道怎样操作，更要知道如何扩充ANSYS，使它成为自己独一无二的ANSYS版本，这也是我们学习任何一款有限元软件的方向，否则就无法做到随心所欲、无所不能的使用这些利剑完成各种各样的分析。

来源：新浪 moneybolight的博客