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首先要要學好有限元,就得做到這四大類:第一,數學的基礎,這也是最為基礎的,否則後面都是沒有用的。高數,線性代數,複變函式等等這些。
第二,計算機類,這些也是一般,怎麼說你也跨不過去的,c語言或者其他之類的學習一門對演算法邏輯思維有很大的好處。
第三,力學這作為下一個的鋪墊,不分前後。理論力學,材料力學,結構等等。
第四就是針對你研究的方向具體深入學習。
自學有限元包括理論基礎和軟體操作這兩個方面。建議自學先了解最基礎的理論,然後再根據實際情況,選擇某一個,甚至某幾個有限元軟體進行學習。
一、理論的學習
實際生活中,物體是連續的,用數學方法進行分析求解,只有建立簡化模型,才能進行。有限元法實際相當於把連續的物體,用各種網格無限逼近、近似,也是一種建模,相對簡化模型,理論上更加接近實際,但是根據所建模型單元、材料等選取和設定,結果不一定準確。所以瞭解理論和有一定實踐經驗,可使得建模合理,求解準確。
這裡開始自學時,瞭解的理論很簡單,是其求解基本思路,包括杆、梁、三角形、四邊形等單元的數值求解原理,作為入門(推薦曾攀的有限元書)。後期,如果研究模態、瞬態響應、疲勞、碰撞等分析,可再找這一方向的文件或書籍,瞭解計算理論。
自己現在專案使用瞬態響應模組,所以目前除了基礎理論,對這部分理論也進行了學習,即其計算原理,及計算公式。並不用精通,因為現在商用軟體很多,使用者只需瞭解原理基礎上,合理使用即可。
實際有限元是對結構的受力分析,不僅僅是靜力,還包括動力,即加上變化的力,模擬出動態等。學習理論知識,最好掌握材料、理論力學知識,還可根據需要學習彈性、流體力學等。
二、軟體的學習
不掌握理論知識也可熟練使用軟體,只是這只是一般操作者,對於想有所作為的研發人員,需要初步,最後深入掌握理論知識。
有限元模擬包括前處理、求解、後處理。現在如Ansys軟體,可以獨立完成這3個過程;而Nastran等,只是求解器,只可完成求解,其前、後處理需要藉助HyperMesh或Patran等軟體。下面分3個過程,講解如何掌握軟體。
1.前處理
學習有限元最好掌握HyperMesh,該軟體靠前處理及後處理(叫HyperView,一個系列的)起家,較專業,操作人性化,支援Ansys、Abaqus、Nastran等較多格式,後來慢慢的也透過收購等,有了求解器,如Radioss、Optistruct等。雖然Ansys等自帶前處理,但較麻煩,推薦學此軟體。當然還有其他專業的前處理軟體,可根據專案需要掌握。
2.求解
求解器,即為上圖所示多種,按時間順序發展起來的,為不同國家開發,常用的即前處理部分介紹的三種,不必全掌握,根據實際需要使用。因為比如Nastran和Ansys比較,都有疲勞分析、碰撞等模組,都可以進行該型別模擬。各軟體在某些方面會有些專長,且根據自己所在地區,選擇大家經常使用的求解器即可。
3.後處理
就是計算結束,讀取結果,生成影象、動畫、曲線等的軟體,Ansys等自帶,Nastran就沒有,可以使用第三方的,如Partan或HyperView等。下圖即為生成結果曲線。
最後補充下HyperMesh及HyperView等,是HyperWorks系列中的,下載安裝HyperMesh即可安裝這一個系列。