由于ANSYS軟件創立44年來沒有官方的中文版,僅有英、法、德、日版。語言問題對于從業已久的工程師而言可能是個大問題,很多人強烈的希望獲得翻譯版的ANSYS軟件。筆者認為,作為初學者,看到滿屏幕的英文也許非常困難。但是熟練以后就會發現,其實常用的功能涉及到的單詞不超過1000個,而且很多操作習慣后,會記住有關圖標,了解用途即可。

也可以考慮更改程序變量后成為“中文版”的ABAQUS軟件;或者剛剛被AUTODESK公司收購的Simulation,此軟件有官方中文版;以及各種高端三維機械設計軟件,如SW、PRO/E、UG、Catia等,也以插件的形式擴展了有限元模擬軟件,其大多操作極其人性化,一般設計人員可在一個月內具備基本的分析計算能力。但其精度與功能上與MSC、ABAQUS、LS-DYNA、ANSYS、CFX、Fluent等略遜。

漢化版的ANSYS軟件,筆者領略過經典版的10.0和12.1和經過二次開發的12.1Workbench。雖然ANSYS的Workbench平臺從7.0版就已出現(至今已有十多年的歷史),但是畢竟ANSYS是90年代進入中國,經典版的用戶群已經有20多年的深厚積淀。從大學教授到其學生,再到大型企業和研究機構等,基本都是從經典版開始接觸的。用戶群基數巨大,對軟件的了解與使用都很深入,對經典平臺界面的依賴性,也可以說使用的慣性很大。

一般來說,剛剛開始接觸有限元的年輕人和追求最新技術的公司,會考慮Workbench平臺。其用戶群小,也造成軟件教程不多。雖然教程有限和語言受限,但是筆者依然不建議嘗試翻譯版的ANSYS Workbench軟件。因為,其翻譯不一定準確,而不同用戶交流起來,一個說中文詞匯,一個說英文,容易有溝通障礙。

如果一直被語言問題所嚇倒,并且沒有條件投入巨資,進行二次開發的翻譯工作,請放棄ANSYS。

針對初學者,除了之前講到的翻閱標準和尋找典型例題學習外,對于軟件操作,可找到ANSYS Workbench平臺的官方教材,根據教材講解順序逐步練習。

學會如何搜集和積累各種資料,也是一種學習能力。在學習的任何階段,都需要大量的資料支撐。用戶必須在盡可能想的到的,盡可能所有的渠道,搜集盡可能多的資料后,通過翻閱和篩選,找到相對更適合自己的部分,加以鉆研并嘗試掌握。搜集時應先解決數量問題,全面翻閱后,然后考慮質量和內涵問題。自學的過程是艱苦和孤獨的,好的方法不過是少走彎路而已。

有些操作以前需要插入命令流,在新版中可以直接圖形化操作等,如子模型分析。然后建立一些簡單的模型,具有針對性的練習,對單一模塊和單一功能的操作。這樣減少計算規模,也減少出錯。夠相對靈活的掌握操作知識的時候,就更需要參考其他人的經驗與技術了。多借鑒成功經驗與技巧有利于少走彎路。有機會的話,可以多看看專業機構出具的實際產品的分析報告。雖然其不一定能很詳細的介紹求解設置,但是其可以提供一個基本思路的有利參考。

當一個個實際問題被解決、一個個操作技巧被掌握、一個個ERROR被消除、一天天累計的個人努力被越來越多的認可,這種成就感,會讓人感到非常幸福的。

人的記憶力是有限的,軟件操作是個熟練工種,需要多次的練習與重復的操作以便掌握。有些操作也許不經常使用,定期的單獨練習一下,有利于鞏固記憶。

做工程的,最忌諱把設計搞的太復雜,能簡單就要簡單。越簡單,越可靠(墨菲法則)。無論如何,軟件僅僅是一個機械化的根據用戶指令進行運行的計算工具,其本身沒有判斷指令的合理性與正確性的能力,不能代替一個充滿知識與經驗的頭腦,軟件只是能讓問題的解決更有效率而已。評判一個有限元工程師的真實水平,應看他或她脫離了ANSYS軟件后,還能做哪些工作。

隨著有限元技術的發展,出現了越來越多,越來越精確的單元以及更廣泛的分析功能和更人性化的操作方式。比如ANSYS從經典版到Workbench平臺的跨越,以及ANSYS公司對CFX軟件的深刻整合等。尤其是一些高端三維機械設計軟件的有限元分析插件,它們的圖形界面和操作非常人性化,極其簡單易懂,使得初學者也能完成很多方面的分析工作。而價格上,SolidWorks軟件的結構有限元分析插件大約15萬人民幣,類似的ANSYS機械設計模塊則約為15萬美元,相對要低廉的很多。這就帶來一個問題,為什么還要學習理論知識呢?筆者提出一些建議與感想:

1. 只有分析者理解了需要解決的問題,知道應該如何建模、如何簡化、如何選擇合適的單元與邊界條件和算法去等效模擬設計工況,了解有限元軟件的性能、軟件求解方式與假設和局限性、數據輸入的方式和在分析的全階段檢查,并避免各種錯誤,才能可能得出可靠的結果。商業軟件只提供給用戶前后處理操作和執行文件,其源程序對于用戶是黑匣子,這樣,分析者將面對許多選擇和困惑。若不理解有限元的基本概念、程序包含的內容和這些選項的內涵,分析者將會非常被動。最簡單的現象是,算錯了都不知道是怎么錯的。因此,有限元工程師,必須理解有限元分析的基本概念。

分析者不能完全依賴軟件計算,而得出結論性結果。應該具備相關的理論計算基礎與經驗,以期驗證計算的正確性,以及擁有一個正確修改設計方案的思路與方法。針對相對簡單的模型或工況,很多相關的設計標準與手冊,都可以給出簡化的手工計算方法。

2. 由于個人理解與實踐經驗的不同,即使在相同的設計條件下,不同人的計算結果也可能會不盡相同。故而,要得到一個盡可能可靠的數值結果,還需要多人間的獨立分析,綜合評定分析結果,以盡量排除人為因素。另外,由于數值分析的各種假設與算法的限制,其結果與真解之間,幾乎永遠有差別。一個可靠的結果,還需要與實驗值的交叉驗證與證明,才足夠可信。甚至有時候只有實驗值才是可信的。

3. 現在,越來越多的結構工程師希望在解決問題時,只需區分類型和條件,讓軟件自動生成必要的數學模型,完成復雜而重復的分析和設計過程。最后,由制圖工具完成生產圖和施工圖。在這種環境中,結構工程師唯一的責任,就是明確所要解決的問題,然后評價最后的設計“結果”。

這種設計思路注定是災難性的。讓計算機成為知識、經驗和思維的替代品,這是非常令人不安的。這使人們相信,他們僅僅簡單地依靠計算機程序,就可以“解決”工程問題了,而沒有認識到高質量的設計,只能是由淵博的工程理論知識和大量的經驗以及艱辛的腦力勞動相結合的產物。有什么辦法才能使工程界,改變過分依賴計算機軟件的情況不再濫用?這沒有簡單的答案,需要用戶在掌握大量基礎知識的前提下,謹慎的考慮。

作為一個合格的有限元工作者,應當具備以下素質:對復雜問題的建模簡化與特征等效;軟件的操作技巧、計算結果的評價能力、工程問題的研究能力、誤差控制能力等。

另外,由于有限單元算法本質上的原因,在ANSYS Workbench平臺中,執行絕大多數操作后,一般都不能實現在常用應用軟件中,已普遍擁有的倒退和撤銷功能。就像人生沒有彩排一樣,用戶必須時刻記住所有的操作,隨時保存隨時備份,以防止因操作錯誤或者求解失敗后的前功盡棄與推倒重來。有限元就是現場直播。