[分享]从软件角度看中国的有限元发展

mlmyf

大家好，我最近由于工作关系看了一些有限元的帖子（嘿嘿，都是下资料了

，我回得比较少）。当然，地球人都知道，在有限元软件方面，美国是比较牛的

。先介绍一些软件，然后谈谈我的一些想法。
先从前处理说起，一般的有限元软件都带有前处理器，大家原来的学习模

式都是学习一个软件主要就是学习软件的前处理器。各个软件的界面都不一样，

使用者学习周期很长，大部分都耗费在学习软件使用上。针对这种不便终于有些

美国人发现了问题，于是，提供了专门用于做前处理的通用前处理器。目前比较

出名的有hyperworks系列（目前版本7.1，需要说明的是hyperworks中以

hypermesh做前处理及网格划分，还带了一个有限元求解器opt，而且听说opt做

优化很不错，也有不错的后处理），其实纯的前处理器当属ansa（目前版本12.3

，是希腊数学家编的软件）。据说前者是汽车行业标准配置，后者是工业标准。

这两个软件都有windows版本，但界面都是unix的（见下图）。在前处理中还有

一个专门做六面体网格划分的TRuegrid。
这里给大家分享一下，一个在美国做汽车行业做有限元分析十多年的博士

给我们公司作咨询时谈到美国有限元分析的特点是专业划分比较细致。比如做结

构分析的不会去做流体分析，如果需要偶合，他只需要把要求传给他同事作流体

分析，然后偶合。建模（几何建模和网格划分）这种粗活他们一般不做（当然我

并不是认为建模不重要，恰好相当重要，因为后面将谈到严格的模型质量检查）

，交给印度做，然后从网上给他们传来，传来的模型他们用前处理软件进行模型

质量检查，模型的质量要求软件根据美国工业要求自动设置，使用者也可以自定

义。值得一提的是，他们非常注重模型质量检查，模型质量通不过（若通不过他

们会让印度方面重新做），以后的计算也没有意义。
关于求解器，一般主流的有限元求解器，应该都是建立在相同的理论基础

上的，我相信在结果上都不会相差太远（因为我相信每个公司为了生存都会有一

大堆厉害的数学家在研究算法）。从程序设计上来说，实现同样功能可以用不通

的算法来实现，但有快慢之分，从软件设计上来说，同样一些程序功能，可以采

用不同的架构，优秀的软件架构有很好的可维护和可扩展性，能提高开发效率，

能提高软件公司的市场反应能力，最终能适应用户的需求。所以这些软件一个是

比算法的快慢，再就是比软件的架构。据说做结构分析nastran是最快的，做非

线性abaqus是首选，其次marc，andina也很厉害，做动力学分析ls－dyna，做流

体fluent最好，多物理场ansys正在努力收购很多公司来整合（最近居然收购了

fluent），algor也是。这些美国软件的的互相竞赛且不说。据这位留美博士透

露，ansys的市场正在逐步缩小。
国外对后处理也很重视，因为能够对有限元结果进行先进的优秀的分析才

能最终知道设计。后处理也有很多专用软件，听说glview是比较厉害的。
以上简单的谈完了我想提一些问题。
1、首先，我们国内的软件设计行业缺乏市场反应能力。谁能捕获市场需求，从

而生产出满足用户需求的产品谁就能赚钱。国内软件行业大都跟着别人后面做

erp，做网络。很多名校计算机专业的毕业生都被垄断行业捞走，他们进入公司

也比较清闲，干的几乎是程序员的工作或计算机维护（清华大学毕业的计算机生

去大公司做计算机维护，拿着不错的钱，也乐得逍遥）。剩下的一些去不了大公

司的人士就去漂浮不定的小公司编点小软件自娱自乐，在激烈的竞争环境下，跟

着人家后面学习新的开发工具都头疼了，真正的基础水平难以提高。那么象有限

元这样高难度的软件谁来做？所以目前只有化钱买美国货。
2、我们能不能做出优秀的有限元软件？据说美国的有限元软件有很多的核心架

构师和核心算法都是中国人做出的。昨天，一个英国专门做齿轮设计分析的软件

公司来介绍，听说在国外汽车行业认知度比较高，叫romax，介绍上说其计算结

果跟试验结果吻合很好，比有限元算的精度都高，也是中国人的作品。我想是可

能的，因为做齿轮的计算可以编专门的算法，因为齿轮的形状无非都那几种，都

可以用曲面很好的逼近，甚至解析解都可以求出，自然比通用有限元精度高。再

就是我们国家在有限元数学理论研究上其实也很牛。冯康院士作的基础理论研究

是国际上公认的，他主要是作了有限元精度和收敛性方面的一些证明。还有国内

有本书叫《有限元超收敛构造理论》（2000年）是对有限元精度的一些新的研究

成果。这些都是我们可用的一些资源。
3、为什么我们不能组装出有限元软件？网上有了很多爱好者编的有限元程序，

我们能够读懂并进行消化组装吗。一提到有限元软件经常叫做大型有限元软件，

其实有限元的求解器是比较小的，大部分源代码都用于界面的编写和图形资源的

组合，以及与操作系统接口的实现。有限元核心求解器并不大。关键是有没有人

来好好组织一个“团队”来研发。
以上是一些个人看法，欢迎大家来批评。

havvn

很受启发！！

zhangchuan

谢谢哦

lxq

bang ding ~~~

风花雪月

没办法，这是由目前中国的国情决定的，谁弄到个程序或者写了个程序都是藏着掖着的

SQP

非常理解楼主的想法，其实国家也很支持我们做自主办权的有限元软件，但是，具体的操作其实是比较复杂的。
首先，选帅。组织人马开发这么大的一个软件，必须要有一个杰出的领导者。我想这个人首先就需要熟悉计算力学这一学科的发展规律，否则，就需要配备强大的计算力学专家作为顾问。此外，这个人还要具有很强的营销才能，要把这个软件的开发向着商品的方向发展，不能光靠国家的资助，要主动去了解市场，有了市场的激励，才有资金和动力把活儿做好作精；
其次，点将。开发团队中，应该主要以学习能力强，并有丰富算法设计背景的年轻人为主，当然，这些人必须都要懂计算力学的基本原理了；
最后，研发的策略。一开始，不宜搞大而全，可以从一些专用程序上入手，比如，专门开发海洋平台的分析和设计程序。在国家政策的鼓励下，这样的产品很容易找到买家。等有了一定的规模了，再考虑往大做。还有，前后处理模块的开发，一开始可以和一些成名的前后处理软件公式合作，我们的主要精力应放在开发更有竞争力的程序功能。
[em04]，胡乱写一通，请大家别拍我，呵呵。

幻觉

写的的确很好