最快掌握有限元分析技能

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    学习有限元分析技能，不能忘记四个字：易学易用。当然有的知识学习起来并不容易。但无论学习什么知识，我们都应该选择一种相对最易学易用的方式。

01 三条原则

    如何最快掌握有限元分析技能，笔者总结易学易用的原则有三条。

    第一条：学习有限元分析技能，你必须从实际问题入手，不能从理论入手，也不能从工具本身入手。

    第二条：任何一本你需要的理论书籍的知识必须浓缩成三四页PPT讲完。这样算，十本理论书籍也就是三四十页PPT讲完。

    第三条：分析工具的的各种设置，你只需要知道它们的优缺点及适用场景，两句话必须讲清楚。两句话说不清楚的问题就不是你应关心的问题。

    以上三条，用了必须，显得很强势，断了其它可能性。但这就是笔者相信的最快掌握有限元分析技能的三条原则。

02 背后逻辑

    下文是笔者的逻辑依据。

    听说Python语言的热度已经超过Java了。这几年Python的热度一直在攀升。用过Python的人都知道，Python之所以如此热门，因为Python易学易用。所以IT界是这样的！

    看袁腾飞讲四大名著的由来，红楼梦当之无愧是中国小说巅峰之作，入选无疑。其它三本小说之所以入选，是因为入选之前就非常普及，妇孺皆知。所以文学界是这样的！！

    肯德基麦当劳全球皆知，而它们只是廉价的快餐，从营养到口味和那些高级餐厅没法比。但是又有几个人知道几个高级餐厅。高级不代表普及。所以餐饮界是这样的！！！

    能举出太多的例子，普及性太重要了。怎么样才能普及？有趣，有用，便宜，易获得，易学易用等，具备普及需要的属性和特点才能普及！！！！

    Windows盗版，Office盗版，ANSYS盗版，你以为是黑客搞出来的盗版吗？盗版都是原厂自己释放出来的，还是那个逻辑，普及性太重要了。不允许盗版就不能够扩张，也许更会倒闭。商业何尝不是这样！！！！！

    工业和制造业就是搞大生产，就是要规模，就是要普及。一项技术如果太高级，不能普及，那这个技术发挥的作用便很有限。我们听说过多少高科技新闻，新材料，新技术层出不穷，效果惊人，但有几个发挥作用了？因为这些技术不是成本太高，就是过程太复杂，还不能大规模普及。

    按照这个逻辑，分析问题，要抓住两个关键词，普及性和易学易用，笔者就这两个角度聊聊如何学习有限元分析技术！

    第一问，学习哪些有限元分析工具？

    首选普及度高的有限元分析工具，非必要不要用小众的工具。这个普及要从两个方面来理解，第一是全社会普及度，第二是行业普及度。如果你锁定行业，那就首选行业里普及度高的工具，如果没有锁定行业，就选择社会普及度高的工具。

    举例说明，如果你没有锁定行业，搞结构分析的首选Workbench, ABAQUS, Hypermesh等。如果你锁定了船舶航空航天，搞结构分析的首选Nastran等。

    第二问，学习工具的哪些功能？

    成熟的有限元工具功能极其强大，其中某些功能也极其偏僻，即使是专业人士也很少用到。工具使用也存在着二八定律，工具20%的功能供80%的用户使用，剩下80%的功能供20%的用户使用。在没有明显使用目标的情况下，应该首先学习常用功能。如果因为某种特殊需要，那当然针对性学习。

    举例说明，在没有明显使用目标情况下，对结构分析而言，应该先学习线弹性，然后到弹塑性；先学静力学，然后到动力学。

    第三问：学习工具的策略是什么？

    如果一个工具难学难用，那自然影响普及性，会竞争不过其它同类型的工具。所以普及度较高的工具必然是易学易用的。但学习易学易用的工具，也得注意学习策略，否则易学易用的工具让自己变得难学难用。

    笔者先列举出两种极端的错误的学习策略(拿结构分析举例)。

    都知道用好有限元分析需要扎实的基础理论知识，所以第一步从理论入手，学习理论力学，材料力学，结构力学，弹性力学，塑性力学，断裂力学，振动力学，结构动力学，冲击动力学，爆炸力学等。学完力学理论之后，再学习有限元理论，比如变分法，有限元理论，数值分析，甚至是网格划分算法等等。学完这些理论之后，再开始学习工具，然后再进行项目的实战。这种学习策略看似按部就班，先打下坚实的基础，然后才能厚积薄发。可惜这样学，很多人学不会，也等不了。

    那反其道而行，不学习任何理论基础，直接上项目实战，分析出结果，直接用在工程上，判断对错靠直觉，靠工程经验。这种学习策略看似非常快，但是也很容易闯祸，笔者相信大部分人没这个胆子，在不懂理论的情况下，就敢用有限元分析结果。所以这种学法，虽然做的有模有样，但实际不敢用，用不了，发挥不了作用。

    两种极端的学习策略混合一下，可能才是正确的学习策略。

    第一原则：从实际问题入手，从实例案例入手，不能从理论入手，也不能从工具本身入手。

    第二原则：学习理论知识，要重视基本概念，基本原理，绝大多数公式和推导过程无需在意。要知道畅销书《时间简史》全书只有一个公式E=MC^2 ，不是霍金没水平，是霍金知道达到自己的目的并不需要公式。同样，我们学习理论知识，是为了使用有限元工具分析实际问题，达到这个目的，我们不需要大部分的理论公式。我们不是为了研究理论，也不是为了用理论公式解题。在这个原则下，每一本理论书籍中你要掌握的知识三四页PPT就能讲完。

    第三原则：学习工具，各种设置和各种选项的背后算法也属于理论，深入了解它们同样耗费极大精力。对于分析工具的各种设置，如果需要了解，只需要知道它们的优缺点，以及使用场景，这些信息两句话就能说清楚。两句话说不清楚的事情，就不是学习者应该关心的问题。

    笔者说，也许这不是最好的学习有限元分析技能的策略，但一定是最快的方式，最易学易用的方式。

    易学易用在某种程度上是一切成功的基础。

    笔者深知写文章的人容易在文章中混入一些和主题无关的文字，笔者在撰文时也容易犯这个错。请大家回想一下，当年写期刊论文的时候，是有各种要求的。

    公 众 号写文章更自由，但公 众 号文章不是小说，更不是音乐和电影，不具备娱乐性，读者看公 众 号文章是为了学知识，学以致用。公 众 号文章应该言简意赅，让读者用最短的时间，花最小的精力，得到需要的知识。所以公 众 号文章在内容选取上，表达上，排版上都要为这个目标服务。夹杂一点点和主题无关的话都是不应该的。

    以上文字和本公 众 号的仿真分析主题也是无关的，让读者大人费心阅读，实感抱歉。只此一次，下不为例。