導讀：隨著近年來CAE分析軟件應用的普及，越來越多的人開始接觸有限元分析。這在10到20年前是無法想象的。在那個年代，仿真分析似乎還主要是科研人員寫論文才會涉及到的領域。

另一方面，會操作軟件并不等于掌握了分析能力，很多初學者僅僅是跟著網上的視頻學了一點軟件操作，根本沒有搞懂為什么這樣操作，這些操作所導致的結果到底對不對？更換應用場景和載荷工況之后，必然再次陷入到“兩眼一抹黑”的困境中。

一般來說，有限元分析包括準備幾何模型、模型裝配、網格劃分、約束與負載、求解設置、結果分析等六大關鍵環節。任何一個環節出問題，都會直接導致仿真分析效率低下、不準確甚至徹底的失敗！

那么，有限元分析到底難在哪里？這六個環節都有哪些“坑”？下文來為您解析。

1、準備幾何模型

根據結構構件的特點，選用合適的單元類型來模擬。不同的單元類型在客觀上就要求不同的建模方案和幾何準備方法。

（1）實體結構

實體結構是較為簡單和直觀的結構形式。不過要注意原始的3D幾何模型可能并不適合于直接用于仿真，通常還需要進行必要的簡化、修復、添加用于加載的印記等操作。

（2）板殼結構

板殼結構多用于模擬薄壁結構，通常是由薄壁的實體模型抽取直面得到幾何模型。對于中等厚度殼體可考慮按實體建模，然后用實體殼單元來模擬。

（3）桿系結構

桿系結構用于模擬桿狀構件，如：桁架、梁等。幾何模型可以直接創建各構件的軸線，也可由實體模型抽取軸線。

除了上述三種基本類型外，實際結構還可以是各種基本類型組合而成的組合結構。比如：實體-梁組合結構、實體-板殼組合結構、板殼-梁組合結構等等，不同類型的結構之間可通過多點約束方程技術實現連接。

2、模型的裝配

這里所說的模型裝配不是指模型各部件的幾何位置裝配，而是指各部件（構件）之間的受力關系意義上的裝配。常見的裝配方式包括接觸、Joint節點、彈簧、梁、焊點、約束方程、網格連接等。通過這些連接，各構件之間才可以傳遞力的作用。

3、網格劃分

用單元組合體來近似描述實際結構，是有限元方法的內在要求。網格劃分的關鍵在于網格劃分選項的控制，這些控制又可以分為總體控制和局部控制兩大類。一般而言，局部控制選項具有更高的優先級。通常可以在可能的應力集中區域細化單元，以獲得更高應力精度。在靜力分析和低速動力分析中采用高階單元一般可以提高解的精度。

4、約束與負載

由于結構總體剛度矩陣的奇異性質，邊界條件（載荷也可視為應力邊界條件）成為問題能否正確求解的關鍵。很多人在執著于劃分高質量的網格上花費了大量時間精力，但是邊界條件的施加方面卻十分隨意。 事實上，如果網格粗糙一些或者質量差一些，造成的問題也僅僅是誤差層面；但是邊界條件不正確的話，整個分析就徹底失敗了。正因為如此，根據實際受力情況來施加合理的邊界條件是問題正確求解的關鍵。

5、指定分析類型與選項

結構分析的類型及求解選項同樣是獲得正確解答的重要環節之一。

選擇合適的分析類型，不僅是問題獲得正確解答的需要，而且可以使得分析過程變得事半功倍。以柔性體的瞬態動力學分析為例，就可以根據結構特點簡化為其他類型的分析，比如：動力效應不顯著可簡化為靜力分析，載荷為簡諧變化時可簡化為諧響應分析，已知瞬態載荷的響應譜時可簡化為響應譜分析，構件變形不顯著可以簡化為剛體動力學分析。 所以，根據問題特點選用合適的分析類型十分重要。在確定了合適的分析類型后，正確設置相關的分析選項也是題中應有之意。在各種分析選項中，載荷步的劃分與時間步設置是最重要的選項，因為這些選項實際上控制了分析的整個進程。

6、結果查看與分析

當計算完成后，結果的查看和分析環節必不可少。軟件查看結果的操作是很容易的，但是大部分新手并不能有效地分析和驗證結果的正確與否。網絡視頻當中也幾乎不涉及這類問題的講解或討論。還有的分析人員不知道如何根據計算結果有效地修改設計方案，甚至修改之后比改之前還要差，仿真分析越搞越迷茫。

編者按： 以上這些問題，可能是每一個結構分析人員必須面對，想系統地學卻又找不到地方學的

那么：

0基礎或者轉行做仿真可行嗎？

結構分析師到底應當具備什么樣的知識體系？

理論基礎知識如何用到仿真分析的工程實踐？

仿真分析技術到底應該怎么學？

有限元軟件到底怎么樣才能系統的入門和提升？

。。。

為了幫助大家系統地解釋面臨的常見疑惑，仿真秀平臺特邀金牌講師開設專題講座，系統講授有限元分析的方法論和實戰經驗，讓你能夠快人一步學習并接觸到仿真分析技術的核心精髓。同時，仿真秀平臺職業教育部門還將分享仿真高研院學員的研讀經驗和成長歷程。

審核編輯 ：李倩