有限元工程师的三个要求和四个工作

当前主流有限元软件虽不至于有百种之多，但至少一只手是数不过来的。其中ansys-workbench软件的教程更是浩如烟海。如何评价一部教程的质量，可能也是仁者见仁智者见智的事情。周炬版《workbench有限元分析实例详解-静力学》，则是笔者目前所见最好的。当然，一本教程不足以包罗万象。

1 有限元工程师的三个要求

相关理论基础（力学理论和有限元理论），软件使用经验，实际项目经验。做有限元工程师，必然需要理论知识。但根据笔者经验，只要初步了解相关理论，理论水平一般不致成为分析工作中的瓶颈和阻碍。当然理论水平总是越高越好，这主要要看个人对理论的兴趣和理论学习能力，并不是有限元工程师的迫切要求。很多人说，软件使用经验很简单。笔者认为不完全如此，能充分挖掘软件的各种功能需要一个长期过程，并且绝大多数教程只介绍软件的初步功能，稍微高级的功能可能需要分析者自己摸索。在笔者看来，项目分析经验才是拉开有限元工程师水平差距的最重要因素。只停留在软件研究和理论升华，永远也不会成为高水平的有限元工程师。笔者坚信，善于在实际项目分析经验中反思总结，善于将分析经验与理论知识进行磨合，才会逐步成为高水平的有限元工程师，这是一个不断努力的过程。

2 有限元工程师的四个工作

简化模型，划分网格，设置边界和荷载，解读分析结果。一般来说，产品设计工程师需要较高的建模能力，所谓较高水平，无非是能自如的建立出自己需要的模型。其实有限元工程师也需要掌握一定的建模能力，虽然建模不是我们的工作内容，但模型修改却是我们的重要工作之一。所谓模型修改，大部分情况下其实是模型简化。原始模型总是存在很多几何细节，如小孔和小槽，螺纹，小倒角和小圆角。为了便于划分网格，有限元工程师应该尽量去除非关心部位的这些几何细节。如去除小孔，小槽和螺纹，将小倒角和小圆角替代为直角等。早期的有限元技术，对工程师的划分网格能力要求很高，有限元工程师很大程度上是网格工程师。但时代在进步，技术在革新，从当前来看，很多软件的网格划分已经比较智能。就workbench来说，只要简单的几步操作，就能得到质量较高的网格。既降低了工程师的划分网格要求，也节省了工程师的划分网格时间。设置合理的边界和荷载往往是分析成败的关键，也是一个需要长期磨合和学习的过程。比如有限元中的固定约束是一种理想约束，现实中根本不存在完全固定的约束。现实中的边界条件常常是非常复杂的，在有限元分析中如何合理设置，非常考验工程师的水平和经验。前三步做的好，才会有合理的分析结果。根据软件的分析结果，判断现实结构的可靠性，安全性，以及提出设计建议，这也是一个需要长期摸索和学习的过程，考验着工程师的水平和经验。

3 有限元分析的适用范围

结构（笔者关注的领域），热，流体，电磁，耦合场。

4 什么情况下才需要有限元分析

理论不能解决，或者理论解决起来很麻烦的问题，才需要有限元分析。对于力学分析来说，明显不是力学原因导致的问题，当然也不需要进行力学有限元分析。

5 有限元名言

FEA  makes a good engineer great, but makes a bad engineer dangerous---有限元分析不是万能的，但没有有限元分析是万万不能的。

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