機械有限元模擬是怎麼樣的？

我以我們大家都坐過的電梯為例進行簡要說明吧：“電梯的底板”為例解釋下這個什麼是有限元分析吧（僅為模擬分析的一個小種類）

電梯的底板在設計過程中要考慮它在承受設定的承重量時是否還足夠安全，機械有限元模擬就是：利用計算機模擬電梯底板的受力情況，觀察底板變形量是否超過了安全範圍，材料是否可靠？如果模擬的結果不合適，就改進結構。

所以機械有限元分析在產品設計過程中非常重要。以前老一輩科學家在設計產品時，沒有模擬軟體能用。只能用手工反覆試算，算不了的，就做實驗驗證，耗時又耗力。現在在設計階段，透過有限元模擬手段，可以快速評判你設計的結構、選用材料是否合理。不合理，就再改結構，然後再模擬，真到得到理想結果，這就節省了產品實物驗證時耗費的時間金錢。

而從模擬型別來看有這麼幾類：（1）產品靜載情況下的受力如前面提到的電梯底板（結構靜力模擬）。（2）產品運動時的力學分析如電梯載人執行過程的模擬（動力學模擬）。（3）膝上型電腦的散熱情況模擬（熱力學模擬）（4）空調管道最佳化（流體力學模擬）等等。

機械有限元模擬前景怎麼樣？

說下我的一個小故事吧。14年公司做工藝改進，準備對鋼軌的扭轉工序進行改良。因為現有的工藝容易在扭轉後發生脆斷。一根鋼軌的加工成本上萬，良品率低損失很大。開始制定的工藝方案就是要一個一個扭轉點去試，找到一個最佳的扭轉位置，使扭轉後不容易發生斷裂。領導聽說現在用有限元做模擬可以得到比較好的結果還省時省力。聽說我會一點模擬分析後，就安排我做一做。說實話，我那時剛畢業不久，學的有限元模擬很多都沒有經過實際驗證。我用workbench14.5反覆做了好幾天的運算，建模，劃分網格，設定邊界條件。但是我沒有現成的案例可以借鑑，就是摸著石頭過河。那段時間晚上都沒睡好，因為模擬要花好多時間，晚上我經常一直傻傻守著等結果。差不多四五天吧，我提交給領導一個分析結論。上面說明了建議的扭轉點位置區間。後來，領導讓工藝人員按我的模擬結論去設計工藝，經過多次驗證後，這個位置區間確實是有效的。打後來，領導對我高看了那麼一眼，有做結構或工藝改進時，總讓我先算一算。之後幾年我也經歷了十幾個案例的模擬考驗，水平有了大的提升。

從這件事可以看出，有限元模擬前景確實不錯。現在產品交付週期越來越短，又要控制生產成本，有限元分析發揮的地方越來越多了。因為這個手段就是為了縮短開發週期，降低設計成本而生的。現在越來越多的企業在運用，也專門設立了模擬分析工程師，薪水很可觀。

怎麼學習？

1、有限元理論基礎要打牢。不管你用哪個模擬軟體，都是以有限元理論為基礎，如果你理論基礎學的不好，就會影響你模擬的思路。模擬結果的判定可能都有問題。清華大學曾攀教授的《有限元分析基礎》非常經典，可以看看。

2、初學模擬時，要注意例項的選擇。在學校的時候，你的很多模擬分析例項結果可能都無法驗證。這時候要多找一些能夠手動計算的經典理論力學例項去驗證你的模擬結果。這樣你慢慢地對有限元分析的認識會越來越深。3、注意主攻方向。目前機械有限元模擬軟體有很多，主流的有ANSYS，ABAQUS，MARC,NASTRAN 等。這些軟體各有所長，想全部精通太難了。選擇1到2個進行深入學習就行。有限元分析型別也很多，也難以全部精通，要選擇重點方向去學習。做產品結構設計的多，可以學結構靜力分析、動力學分析；做電子產品結構設計的，還可以學熱力學分析等。平臺方面我自己經常用ANSYS workbench，這個平臺對工程設計人員十分友好，操作也簡單，然後與三維建模軟體相容性很好。ABAQUS做非線性不錯、結構分析NASTRAN比較經典。多比較，多實踐，確定好自己的主攻方向吧。希望幫到你！

有限元分析只是一個工具，機械領域可以分析強度，力場等，相對知識面還是比較狹窄的，從事機械領域的專業設計人員一般都會應用，因此，如果只會有機械有限元分析的話，競爭力不是很大。

計算機輔助設計、輔助分析、輔助製造會越來越流行和得到重視。主要是因為模擬分析可以幫助大大的縮短開發或解決問題的週期、降低成本和預測風險。有限元分析作為期中的一類，前景是很不錯的。

模擬技術有前景，但是不代表做模擬的就有前途。要成為有前途和競爭力的模擬技術人員，先要理解模擬的本質、價值和挑戰。否則，就容易成為模擬軟體的操作工。模擬的本質是理論建模和計算。模擬的價值是透過理論計算來模擬實際的使用和測試狀態，用於物件的評估分析。模擬的主要挑戰是提升模擬準確度，即減小模擬結果與實際的偏差。理解了模擬的本質、價值和挑戰，我們就很容易看出來，成為有競爭力的機械模擬技術人員，需要做好以下幾個方面：

1. 紮實的機械理論知識。力學、材料學原理是基礎，如果涉及到動態或者疲勞模擬，還有動力學、疲勞壽命原理。此外還要掌握機械原理、製造工藝等相關理論。有紮實的機械理論知識才能進行準確的模擬建模，以及對模擬結果進行專業的解析。

2. 對產品功能的理解。要準確的對產品進行模擬建模和分析，必須對產品的功能有充分的理解，這包含兩個方面：

對產品工作機理的理解，即功能實現的原理、理論模型、材料特性等對產品的工作條件和測試條件的理解，包括生產成型條件、載荷、載入方式、工作環境條件等。

3. 對軟體及二次開發技能的掌握。軟體功能模組都是針對通用產品的，對於特定的產品，需要選擇最施用的處理方法和演算法，甚至需要有針對性的進行二次開發。

4. 與測試互動比對和迭代。模擬是模擬現實的理論分析，模擬的準確度需要現實的資料和結果進行比對評估。模擬通常需要在兩個層次上與測試進行比對：

輸入引數：實際材料特性、物理尺寸，實際載入特性、受載特點等。結果資料：實際結果分析方法、結果資料及特點等。

同其他工程技術一樣，模擬也是一門獨立的技術，需要開發、應用、迭代和最佳化。專業的模擬技術人員的價值是開發模擬方法、建立模擬資料庫、制定模擬標準和應用模擬解決複雜問題。