致敬前辈！打开初学者ABAQUS力学有限元仿真大门
曾几何时，我走过很多的弯路，甚至迷茫不知所措。有限元法是什么方法呢？可以用来解决哪些问题？应用场景多吗？未来的就业前景如何？有限元法求解结果时常备受质疑，其求解精度高吗？又如何去保证有限元求解的精度?只学习过理论力学、材料力学的小白又该如何学习有限元法？…………
以上这些问题在学习期间一直困扰着我，其中的一些问题随着学习过程的深入逐渐清晰明了，趋近成熟。本文笔者将结合自己学习力学仿真的经历，对以上问题进行回答，希望能对后来者有所帮助，且能少走一些弯路。如有不恰当之处希望大家能够多多批评指正，共同进步。
文章主要包括一下几个章节：
有限元是什么？ 就业前景如何？ 有限元求解精度如何？ 力学仿真路线（静力学）
我的视频教程
一、有限元法是什么
有限元法是什么？这是首先要搞明白的一个问题。简单来说，有限元法就是偏微分方程组边值问题的一种数值解法，一切可以用偏微分方程组描述的问题都可以用有限元方法来进行求解。结构力学、流体力学、电磁学、声学等问题的都可以用偏微分方程来描述，因此这些问题都可以用有限元方法来进行求解。近些年来，由于商业有限元软件Abaqus、Ansys等的逐渐成熟和大范围被推广，企业和大学院校也越来越重视有限元仿真。
二、就业前景如何
结合笔者今年秋招求职的经历来看，力学仿真这一块的人才需求是极大的。通信行业华为、中兴，汽车行业小鹏、蔚来、吉利，手机行业小米、vivo、oppo、荣耀，电器行业美的、格力，无人机行业大疆，电池行业宁德时代，传统机械行业三一集团，还有海康威视、京东方等，都有很大的力学仿真人才需求。
另外，航天等科研院所也很重视力学仿真人才的吸纳。因此，在笔者看来，力学仿真目前已经在各行各业被越来越广泛的应用，未来的发展前景会越来越好。对于立志从事力学仿真的从业者来讲，就业机会多样，有很好的个人发展前景及空间。
在求职的过程中，笔者切实的感受到企业是非常渴望能够招到优秀的力学仿真人才的。在面试过程中，公司不仅会考察求职者对有限元基本理论及基本通用有限元软件的掌握情况，更注重考察求职者理论联系实际的能力，会重点关注求职者参与的科研项目的难易程度、有限元方法在科研项目中的应用、有限元仿真的结果是否符合实际情况及是否进行相关的实验验证等等。
希望后来者能够在掌握有限元基本理论、相关有限元操作的同时，能更多的参与到相关的科研和工程项目中去，着重应用有限元方法去解决项目中遇到的难题，将理论与实际问题相结合。
三、有限元的求解精度如何？
有限元法从被提出到现在有几十年的历史了，有限元法的相关基本理论在数学上已经得到了严格的证明。虽然有限元法是偏微分方程组边值问题的一种数值求解方法，得到的结果不是精确解，但如果求解方法得当，能够得到满足求解精度的结果。为了得到更加准确的求解结果，可以通过以下的措施来实现：
在不影响求解精度的前提下对实际模型和建模过程进行合理的简化 对几何模型划分更多的单元，使离散后的单元模型更接近几何模型 在不改变单元数量的情况下，使用高阶单元
对于一个实际的力学问题，只是在有限元软件进行相关仿真得到结果，在很多时候是不具备很强的说服力的。因此，在仿真结束后，需要进行相关的实验来对仿真的结果进行验证及对仿真的过程进行修正，使有限元理论模型更加接近实际情况，最后得到具有说服力的仿真结果。
四、力学仿真学习路线（静力学）
力学仿真不仅仅只是学会使用有限元软件对力学问题进行求解，得到一些应力、位移云图等等，笔者觉得更重要的是，学习者能够在掌握有限元法的基本理论和求解方法的基础之上，能够理解有限元软件仿真过程实现的内部机理。只有这样，才能对仿真模拟的结果进行准确的评判和修正，最终得到满足要求的求解结果。
因此，我觉得力学仿真的学习主要分为以下三个部分，第一是有限元理论学习，第二是有限元软件学习，第三是有限元法的实际应用。在学习有限元方法之前，最好学习过基本的力学课程《理论力学》《材料理论》。
1、有限元理论学习
对于有限元理论的学习，结合笔者的学习过程，有如下建议：
首先、学习河海大学邵国建教授在中国大学MOOC上开设的国家精品课程《弹性力学及有限单元法》，使用的主教材是《弹性力学简明教程》（徐芝纶，第五版）。通过该课程的学习，能够初步掌握弹性力学三大类基本方程、两类边界条件和有限单元法的基本理论及计算步骤，为运用有限单元法解决生产实际中的弹性力学问题打下基础。
图片来自中国大学MOOC
其次，学习清华大学曾攀教授的书籍《有限元分析及应用》。该书对有限元方法的原理和求解实现进行了全面细致的介绍，是经典的有限元教材。如果说河海大学邵国建教授的课程《弹性力学及有限单元法》是让学习者站在了有限元分析的大门之外，那么曾攀教授的《有限元分析及应用》就是让学习者真正的走进有限元分析的大门。B站上有曾攀教授亲自授课的视频，希望尽早同步到仿真秀官网和App供大家学习。
最后，学习P.I.Kattan的著作《MATLAB有限元分析及应用》。该书没有对有限元理论的方法进行讲解，而是更加强调有限元方法的步骤，使用MATLAB对线弹性结构力学问题进行详细的求解，可以让读者细致的学习到有限元方法求解具体问题的过程。（注：没有学习过MATLAB的读者学习起来几乎是没有任何障碍的），笔者已经推荐它提名仿真好内容-最受欢迎的仿真书籍 。
2、Abaqus有限元软件学习
对于有限元软件的学习（Abaqus软件），结合笔者的学习过程，有如下建议：
（1）上海交通大学博士，江丙云老师的书籍《ABAQUS工程实例详解》和《ABAUQUS分析之美》。书中详细介绍了Abaqus的网格划分、静力分析、接触分析等。这些书的讲解十分清晰明了，实例非常具有代表性，并且对Abaqus软件内部有限元原理的实现有相应介绍，能够让读者学习Abaqus软件操作的同时，对Abaqus软件内部实现的过程有初步的了解。
以下视频是江丙云编著出版的《ABAQUS分析之美》和《ABAQUS工程实例详解》书籍的配套视频在仿真秀官网和App江丙云博士专栏可供大家同步学习，其中仿真秀平台VIP用户和书籍的订阅用户可以免费在线观看。
CAE分析大系《 ABAQUS工程实例详解》-江丙云孔祥宏罗元元编著
江丙云孔祥宏树西等编著《ABAQUS分析之美》step by step操作视频
《ABAQUS分析之美》同步教程
（2）青岛理工大学曹金凤老师的书籍《Abaqus有限元分析常见问题解答》。该书是一本非常经典的Abaqus书籍，以问答的形式，详细介绍了使用Abaqus建模分析过程中的各种常见问题，并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法，帮助读者提高解决问题的能力。对于刚入门的学习者，在使用Abaqus软件进行仿真过程中遇到问题时，可以快速翻阅该书籍进行查找，是一本极其有用的Abaqus工具书。
曹金凤老师原创且独家发布在仿真秀官网的线上课程《Python语言在Abaqus中的应用（18讲）-掌握Python编程实现ABAQUS高效仿真》讲述了Python语言的基础知识，基本语法、数据类型，能够根据需要编写Python程序。
Python语言在Abaqus中的应用（18讲）-掌握Python编程实现ABAQUS高效仿真
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还介绍了Abaqus软件中内置的Python接口和对象模型，能够根据需要编写代码实现自动前后处理；让我们学习基于Pyhton语言二次开发的工作流程、注意事项及必备技能；并掌握Python开发的高级技巧，包括类、模块、继承等。它解决学员Python语言二次开发、Abaqus软件自动建模、自动前后处理过程中遇到的问题，教给学员避免走弯路的方法。
Python语言在Abaqus中的应用（18讲）
总之，学习的过程中，仿真秀官网和APP还有不少Abaqus软件入门提高课程，可以根据自己的需求进行学习，从而加快自己的学习进度。
2、有限元法的行业应用
对于有限元法的实际应用，结合笔者的学习过程，有如下建议：
只学习有限元理论和有限元软件的操作是远远不够的，我们更重要的是要去接触仿真相关的课题和项目，试着用有限元方法解决我们在实际科研项目中遇到的问题，得到有具有指导意义的仿真结果。在项目进行的过程中，尤其在刚刚接触有限元时，会遇到各种各样的问题，这个时候一定要通过各种途径尝试去解决问题，比如请教同学、导师，查阅曹金凤老师的书籍《Abaqus有限元分析常见问题答》，观看相关视频，加入一些Abaqus相关的学习群或者论坛等等。如此，通过解决实际问题，就能让自己对有限元方法的理解逐渐成熟，最后能独当一面，去解决一些比较困难的问题。
五、我的Abaqus视频教程
闻道有先后，术业有专攻，笔者不断向前辈学习过程中，结合自己学习ABAQUS软件的学习经历，面向ABAQUS学习者录制我的Abaqus系列视频，已经在仿真秀官网和APP陆续发布中。
1、Abaqus系列课程-01杆系结构19讲
通过理论 杆单元实例（二维 三维） Abaqus软件操作，让大家对基于杆单元的结构力学仿真理论有基本认识的同时，也能够学习到Abaqus软件仿真的基本操作，并且对其内部实现的基本原理有基本的了解，帮助初学者逐渐走进力学仿真的大门。
Abaqus杆系结构仿真入门19讲：让初学者走进Abaqus结构力学仿真大门
2、Abaqus系列课程-02 梁系结构
共2小时，采用 理论 实例计算 Abaqus软件仿真的方法、对2D实例及3D实例，手把手实操，进行详细讲解。对梁单元特点、使用对象、截面法向赋予、剪力、弯矩等云图及数据输出等进行详细讲解，课程附件中含CAE模型及课程PPT。
3、Abaqus系列课程-后处理模块30 讲
课程总结常用30 种后处理技巧，分节讲解（，根据需求各章节可单独学习。
课程定位：
较为系统学习Abaqus后处理技巧 有需求时后处理模块的查询类课程
后续还会更新一下系列课程：
Abaqus结构力学仿真入门篇-03平面单元 Abaqus结构力学仿真入门篇-04实体单元
课程的安排是希望大家通过学习，能够对杆系结构、梁结构、平面结构、三维实体结构静力学仿真的基本理论及Abaqus软件相关操作有初步的认识，并且能够对其在Abaqus内部实现的基本原理有基本的了解。此外仿真秀平台还为订阅用户提供答疑专栏服务和订阅用户交流群，帮助初学者走进力学仿真的大门。
