毕小喵：作为有限元分析初学者，该选择哪款仿真软件？
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导读：最近几年各种新兴的仿真软件层出不穷，在仿真秀官网你能够找到各种仿真软件实操教程，授课嘉宾不乏有行业大咖和企业资深的仿真工程师，理工科学子和工程师们对仿真软件实操和案例应用乐此不疲，进而仿真软件直播热潮一波高过一波。例如：
曾几何时，还常有ANSYS Workbench和APDL该学哪一个的讨论；而目前除了ANSYS以外，国际巨头公司推出的知名通用仿真软件（和软件套装）就有达索的SIMULIA（Abaqus）、Altair的HyperWorks、Comsol、MSC的Nastran和Marc、西门子的Simcenter……等等。
前不久，EDA软件巨头Cadence收购了NUMECA，也加入了流体仿真软件的混战。
作为没有经验的初学者，我的仿真任务应该选择ANSYS还是Abaqus？我还需不需要学一下HyperMesh来画网格？听说最近几年Comsol也挺火的，我该选择哪一个？
一、仿真软件是优秀的教科书
当前市面上，关于有限元分析相关理论的经典中英文教材有很多；关于各类软件操作“从入门到精通”的教材更是数不胜数。但对大部分人来说，理论教材难以坚持读完，软件操作类教材买回来后跟着做完了书上的案例，到要解决自己的问题时，却发现遇到困难还是不知道该怎么做。
我很喜欢用论语里面的一句话来比喻仿真软件的学习。子曰：质胜文则野，文胜质则史。文质彬彬，然后君子。对于仿真软件的学习来说，理论就是“文”，软件操作就是“质”。二者须适当结合，相互印证，才能融会贯通，真正理解所学知识。
以橡胶的超弹性本构模型为例，许多连续介质力学教材中都会给出一些超弹性本构模型以及基于不同应力应变度量的推导过程；辛克维奇 (O.C. Zienkiewicz) 在著名的三册有限元分析教材《The Finite Element Method》（第六版）第二卷第六章中 也同样提到了对于大变形问题 该如何使用应变能来描述非线性弹性本构关系：
但是，如果你没有致力于想要自己开发一个超弹性本构模型，你费力啃完上面这几页公式推导以后，可能还是对超弹性没啥感性认识。最后还是需要回到有限元软件里，跟着教程实际做一个案例。看到填进去的参数画出了这样的云图和曲线，才感觉稍微明白了超弹性是咋回事。而且，就在仿真软件的帮助文档里，你也都可以找到这些超弹性本构模型的应变能密度表达式。
（截图来自ANSYS技术展示案例15，校准和验证超弹性本构模型）
二、从论文到教材
1）原始论文
实际上，无论是对于有限元仿真这个大领域，还是某一类具体问题相关的数值算法这种稍小一点的领域来说，数值计算方法相关的理论基本上都是由几位先驱研究者提出，经后人不断补充迭代，逐渐将知识体系完善起来的。在这个过程中，每个微小的修补工作背后可能都是一篇研究论文或博士论文；这些论文是关于这个领域知识的“第一手资料”。它们实在是太多、也太杂乱，有些工作还可能与这个方向无关；
2）综述论文
而每隔几年或十几年，这个领域里就会有大牛学者发表一篇比较全面的综述论文。和原始研究论文相比，综述论文已经过一定的梳理和加工，但还是比较新、逻辑也没有非常完善。
3）教科书
等相关知识再成熟一点，就会被一些学者总结进教材。许多新出版的英文力学书籍和教材中会有一些比较新的工作。还以刚才提到的辛克维奇教授的三册有限元教材为例，它的第七版相比第六版就有了很多改进。比如关于代表体积元的部分，第六版的章节名还叫 Multiscale modelling，到了第七版就直接改叫Representative Volume Element了，章节的内容也有了很大的更新。但即便如此，教材里的内容总还是相对比较落后的。更别提国内……中文的有限元理论教材，多年来推荐书目一直都是王勖成教授的那本《有限单元法》。辛克维奇教授的三册书，只有第五版曾被译成中文。
相对初级一点的材料力学、弹性力学教材，看上去好像就更没有更新换代的理由。材料力学和弹性力学书中许多推导都来自牛顿、柯西、欧拉的年代。铁木辛柯就已经是相对比较晚近的了。这就是为什么很多力学相关专业的同学会觉得力学是一门传统工科。
4）仿真软件
与上面提到的那些知识载体相比，我认为一款仿真软件本身就是非常优秀的教科书。因为一款不断发展更新的仿真软件，它每年都在吸纳着学术界中 它认为对工业界最有价值的新研究、新技术，不断将它们变成软件的新功能和模块。比如最近几年与3D打印相关的许多仿真功能，以及各类无网格仿真算法等。
跟随着仿真软件的用户界面与帮助文档，你会以比直接啃有限元理论书籍快得多的速度，掌握实际可操作的仿真分析技能。从软件的功能上，也可以大致了解到某个仿真相关的技术领域，至少最近十几年里有什么新的技术进展。而且仿真软件文档中的那些理论公式，每一个都是这款软件真正实现在代码中的。这些理论都可以直接拿来指导实践，帮助你加深对于仿真问题的理解。
三、有限元仿真入门讲座-直播
非常荣幸受仿真秀平台邀请，我将在仿真秀平台开启《我的有限元仿真入门》公开课，推荐读者朋友前来学习和交流。以下是课程安排：
直播主要的技术内容会包括三个方面：
1）几款主流结构仿真软件的对比介绍。笔者比较了解的结构仿真软件平台包括ANSYS / Workbench、达索SIMULIA / Abaqus、Altair HyperWorks、Comsol，以及也会捎带聊一点点MSC Marc / Mentat； 2）有限元仿真的知识体系、学习方法； 3）帮助文档的详细使用方法。
这三部分主题会在5月13日，周五晚18:00开始。许多内容曾经在我的公 众号【CAE知识地图】上发布过。但我在仿真秀官网和仿真App直播讲的内容也还会略有不同。毕竟上一次写关于几款软件的对比已经是2020年的事情了。
因为不会在这里仔细讲某一款软件的具体操作，所以大概也没什么门槛。在帮助文档的查询部分会讲的更具体一些，那些操作都是在浏览器里完成的。但如果你之前对某一款或几款仿真软件稍有过了解的话，或许可能会更有收获，也可以和我更深入的讨论。
在这之前，讲课大纲的第一部分还有【有限元仿真与职业规划】这个主题。我想聊一下我对这个问题的一些观点。最近几天听到了太多劝退的声音，兼听则明，我想我也可以给大家提供一些正方观点，讲讲为什么我认为有限元仿真是一个好职业。
这部分就更没有什么技术门槛了。不过，我还是想强调两句话。算是一个认知的门槛吧：
第一句话是菲茨杰拉德说的：“检验一流智力的标准，就是看你能不能在头脑中同时存在两种相反的想法，还维持正常行事的能力。”
第二句话，我希望能够贯穿这场直播始终：就是要明确区分【事实】和【观点】。我基于一些理由推导得出的结论可能属于一个观点。你完全可以不同意我的观点，但比这个结论更重要的，是我的推导过程是否给了你一些启发。
在仿真软件的比较部分，我也会强调这一点。比如 如果我说“Abaqus在许多情况下比ANSYS算得准”，这句话就更偏向于是一个【观点】。我如果拿出具体的算例和结果，证明“Abaqus在使用xx单元、计算xx问题的情况下，结果与参考解的差异比ANSYS小xx%”，这才可以称为【事实】。
我会努力保证所有【事实】的叙述正确。至于观点，如前所述，只希望能带给你启发，如有不当欢迎各位专家同行批评指正。
我们周五仿真秀直播间见。
