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29分钟阅读
2022年11月21日

软件和数学在有限元分析中的作用

29分钟阅读

我曾经认为数学和软件在有限元分析中的作用是两种不同的现象。但最近我意识到,这只是一枚硬币的两面。

你可能认为你需要理解FEA背后的数学原理才能在设计中使用它。软件包会试图说服你,你不需要知道任何事情,因为他们会为你做所有的事情。当然,这两种说法都不对。

在本文中,我将讨论这两种方法。此外,我将向您展示我认为在实际设计中使用有限元分析最重要的部分。我想我知道这可能是什么,我已经做有限元分析设计很多年了!

你需要听到的事情……

似乎我们开始生活在一个一切都应该“容易”的世界里。

老实说,我不确定我是否喜欢这样。毫无疑问,我不是在寻找不必要的挑战。但事实上,有些东西很难得到,同时也让它们变得“值得”。好吧,至少在它们有用的时候!

所以让我从这个开始:有限元分析很难!

要获得在设计中使用专业水平的有限元分析的技能是很困难的。你很可能要花几个月(甚至几年)的时间来获得这项技能。没有什么“神奇药丸”可以欺骗你。

当然,你可以通过课程、导师或一个鼓励学习的良好工作环境来“加快学习速度”。但是,最后,在它为你工作之前,你需要付出很多努力……

不管这看起来有多糟糕,我很高兴这就是事实!事实上,有限元分析是困难的,这意味着有限元分析技能也很有价值!

有限元分析困难的原因有很多。我会试着列一个简短的清单,让你知道我脑子里在想什么:

  • 有限元分析需要工程技能!我将从最容易被忽略的原因开始。要在设计中实际使用有限元分析,你需要成为一名优秀的工程师!让我们面对现实吧——足够的理解成为一名优秀的工程师需要时间和精力。我不知道为什么,但这在有限元分析中很少被提及。
  • 我可不指望上大学!我认为我们的工程学教学过于理论化了。在大学里,你会学到很多矩阵运算和微分方程。不知何故,这些都是以后永远不需要的,也无助于解决任何“真正的”设计问题。这确实是一个问题,我必须学习如何通过试验和错误实际使用FEA。我花了好几年才真正理解并在工作中使用它!
  • 找到好的FEA示例/材料并不容易!可悲的是,大多数“商业有限元分析”只是一个线性应力检查,以最奇怪的方式“绕过”高于产量的应力。因此,在大多数地方,“在工作中学习FEA”的梦想并不像你想象的那么酷。
  • 福利通常是延迟发放的……这可能有点奇怪,但听我说完。我过去常常学习一些东西,即使我当时不需要它们。让我们面对现实吧,当我需要他们的时候,已经太迟了!FEA就是这样!学习的努力对你和你的公司有用是需要时间的。这意味着找到学习的动力可能很困难。

当然,还有其他原因,但我认为以上是最大的障碍。至少这些对我和我观察和培训的工程师/公司来说是最大的。

我知道一些(甚至可能是许多……)软件供应商会试图争辩说我错了。FEA很简单,他们的软件有这个奇妙的“向导”来设置这个或那个分析,你不需要担心所有的“困难的事情”。让我在一开始就说,我强烈反对这种做法。

我不知道它是否还流行,但不久前有限元分析民主化是一个相当大的“运动”。最初的想法是让越来越多的工程师有意识地使用有限元分析。我是这些行动的超级粉丝,我通过在我的博客上传播实用的有限元分析知识来支持他们!我提到这一点,所以毫无疑问,我关心工程师和他们的知识!如果每个人都知道得更多,在自己的手艺上“变得更好”,那就太好了。

然而,(总有一个“然而”,对吧?)……后来的结果完全是另一回事。整个运动从“让工程师理解更多”转变为“简化程序,让人们可以使用这些工具”。这就是我对这件事超级挑剔的地方!

有限元分析很困难事实上,它被集成到一个友好的CAD环境中并没有改变这一点。你仍然需要明白你在做什么!可悲的是,许多工程师认为“既然我能使用软件,我就知道有限元分析”。遗憾的是,事实并非如此,我将在稍后阐述这个想法。

我将以一个奇怪的陈述来结束这篇介绍。我很高兴FEA是困难的!毕竟,这就是FEA值得追求的地方!

我花了很多努力才学会它。如果有限元分析是简单的,每个人都会在专家水平上做它。如果发生这种情况,我的有限元分析设计公司可能会遇到麻烦。

另外,FEA很难,这也给了我培训人们的机会。我得承认我真的很喜欢这个!如果它很简单,我想就不会有太多的兴趣,所以我的内心老师会不断地悲伤。

我还认为,获得一项难以获得的技能会让我们感到自豪,这是理所当然的!这对你的发展和成长是有好处的。在我看来,把时间花在困难和追求的事情上是个好主意!你不仅能发展自己的事业,还能在这个过程中自我感觉良好!

简而言之:有限元分析很困难

但这是件好事!

那么FEA软件是怎么回事?

我觉得我应该公平地对待这里的许多软件供应商(因为我一开始就很消极)。当然,FEA很难!但这并不意味着所有的软件供应商都在欺骗你!

我承认,有很多事情你需要了解!简单地说软件不会代替你“当工程师”!如果有人试图说服你(“别担心,点击这里”),他们就是在欺骗你……

但也有在FEA中你需要手动做很多事情.比如网格划分,有时加载等等。其中一些事情往往非常耗时(而且令人沮丧!)。软件发布者非常努力地使这些事情变得更容易做.当他们说“我们的软使这个或那个更容易”时,这就是他们的意思。

所以不要相信买了好软件你就会自动成为专家。毕竟,一辆好的跑车并不能让你成为一名好车手!但是当你是一个好司机,你真的需要一辆好车。要么是为了炫耀你的技术,要么至少是为了在开车的时候感觉好一点。所以有好的软件是很棒的,以后肯定有理由得到更好的软件,等等。

同样的,当你刚开始的时候,你肯定不需要它。事实上,它甚至可能令人生畏和困惑。我觉得最好从简单的有限元分析程序开始.当涉及到超级复杂的分析时,它们可能没有太多的可能性……但是当你不知道如何使用这些可能性时,你并没有错过任何东西!

我开始用Abaqus学习有限元分析(这是许多领域中最好的求解器之一)。这简直是一场噩梦(一切似乎都很复杂,而且选项太多了!)然后,我们为我的办公室买了RFEM,事情变得容易多了!当然,我不能在RFEM中做各种分析,因为它没有这个能力。但我没有做这些分析所需的技能,所以这不是问题!

随着时间的推移,我提高了自己的技能。我开始注意到,我正在使用的软件错过了我想使用的选项。这是一个很好的信号,是时候考虑一个更好的软。当您已经知道缺少哪些特性并且知道为什么需要它们时。我花了好几年(还有一个博士学位!)才走到这一步!

最酷的是,我用在《RFEM》中做FEA赚来的钱买了Femap/Nastran !所以这种方法在商业上也是有意义的,因为更简单的FEA软件包往往也更便宜!

我承认现在,有了开源的FEA软件包,您可以很容易地开始!你甚至不需要购买FEA求解器就可以开始。而且你可以随时学习/升级!从某种意义上说,“购买昂贵软件”的“天然”障碍正在融化。这当然是一件好事!也许这也是FEA民主化运动的一部分。如果是的话——这是个好主意!

到目前为止,就FEA而言,Nastran对我来说已经足够了。但说实话,我希望有一天我能找到我需要的东西,而这些东西现在还没有……这意味着,我将获得新的软件。我真的希望有一天这能发生。它会告诉我,我在某种意义上仍在发展(或者至少在做新事情!)

最后,还有一件事我必须提一下。超级擅长使用有限元分析软件并不会让你成为有限元分析专家!是的,你知道你的FEA软件包的所有“技巧”,这是一个非常有用的技能。只是不要认为这意味着你知道如何解决复杂的问题。它只是帮助你更快地做事情,而不是更多地理解事情!

总结一下:

FEA软件当然发挥了作用,但我认为它并不重要!

软件不会为你思考,也不会做任何决定!您的职责是充分了解自己在做什么,以便正确使用软件。这意味着你必须学习!

作为一个著名的第二十一章哲学家他说:“引擎盖下有什么并不重要,唯一重要的是谁在开车!”

而且,您不必从最先进的FEA软件包开始。使用一些简单易用的东西(如今,我们甚至可以轻松访问开源FEA)。

当你明白你的软件缺少什么功能以及你希望如何使用这些功能时,就是时候寻找一个更好的软件包了!

最后,精通有限元分析软件并不会让你成为有限元分析专家!

FEA vs MATH…

我已经录了一个视频关于这个,你可能想读帖子也但我想从一个稍微不同的角度来探讨这个问题。

知道FEA数学是如何工作的真是太棒了……

我对此很诚实。如果你能提供给我一个“魔术”,让我“得到这个”,我将愿意为此付出一大笔钱。

我认为就工程而言,知道总比不知道强!FEA数学也不例外。我只能猜测,知道这么多关于这个主题的知识一定感觉很棒(显然我没有!)问题是,没有“魔术”,你必须非常努力地去“得到它”!那么,如果这需要付出很多努力——这真的值得吗?

在工程中有一件非常酷的事情(一般来说,尤其是在有限元分析中)!无论你成为什么方面的专家,都将是有用的!考虑到这一点,成为有限元数学专家是一个很棒的职业选择!我认为软件公司一直在寻找能够施展“数学魔法”的专家。能够以这样或那样的方式使软件更快、更好或更有能力的人。

我只能猜测这个领域的顶尖人士赚了多少钱——想想杠杆吧!你把一个程序做得更好……然后你把它卖出去:日复一日!我敢肯定,如果你去Ansys、Abaqus或Nastran,告诉他们“我可以把你的算法改进一倍,因为我很擅长有限元分析数学”,如果真是这样的话,你一辈子都不会穷的!

这一切都意味着,有限元数学是一个伟大的领域工作!好钱在眼前,还有一些很酷的机会!

然而,(你已经知道总会有一个“然而”!)…它会帮助你在实际设计中使用有限元分析吗?

这是一个棘手的问题。我认为说“绝对是”的人会将数学与理解有限元分析的工作原理联系起来。但对我来说,这不是一个明显的关系。

因为对我来说,有限元数学比这更具体。所以我要这样回答这个问题:能够写出有限元求解器的方程,然后自己求解,在设计中是没有用的”。这就是我为什么这么想的原因:

  • 首先,解算器已经知道怎么做了!所以你基本上是在加倍你的FEA软件已经拥有的“技能”。此外,解算器在手动计算时比你准确得多,它不会感到无聊、草率或分心。它更快、更准确……或者简单地说:解算器在这方面比你强!
  • 无论如何,您都不会验证解算器是否正确工作!这句话我已经听过好几次了。你知道,就像:“如果没有技能,你怎么知道解算器是否正确?”问题是你不会知道的!您无法检查一个足够大的系统(这是值得验证的)。你得花一辈子才能算出来!此外,你不会验证有限元求解器代码……因为你没有访问它的权限!即使你有这样的访问权限(就像在开源程序中一样),你真的会在使用它之前阅读数千页的代码来看看它是否好吗?这需要好几年的时间!在有限元分析中重现一些实验会更有效。这样,你就可以确定它是有效的! And at the same time, you know that you have sufficient skills to pull off something like that!
  • 你只是一个人!处理复杂问题的各种有限元分析算法是由该特定领域的专家团队多年来开发的。你真的认为你自己能够足够快地检查他们的工作,从而与分析市场相关吗?我绝对不能这么说我自己。

请注意,如果你不同意,我很乐意和你讨论这个问题。毕竟,如果你认为这个技能能给你带来什么——我也很想了解它们!请记住一件事…

了解有限元分析的工作原理

首先,让我给你们讲一个小故事:

七年级时,我参加了全国范围的数学竞赛。是的,在我的生命中有一段时间我很擅长,我想我只是长大了

这是一份很酷的工作,因为如果你在七年级或八年级,你“赢了”(嗯,这更像是一场考试,我们不相互竞争),那么你就不必参加高中考试了!你只要选一所你喜欢的学校,你就会被录取。这是一件大事,因为我有阅读障碍,我的“波兰语考试”分数会很可怜,我想去一所好学校!

我对这件事的记忆比我八年级的时候要深刻得多,那时候我真的很成功。主要是因为我在七年级的时候学到了一些东西,这些东西真的影响了我的一生(关于数学竞赛……我知道!)

有一个超级复杂的问题需要解决。它要求你计算一组2个复杂方程中a+b的值。虽然我的代数很好,但这次我没及格。主要是因为我花了一个小时试图计算a的值或b的值。比赛结束后,我的老师告诉了我一件至今萦绕在我心头的事:

要知道两个数的和,你不需要知道这些数!

你只需要知道它们的和!

这个想法是如此明显,同时又如此痛苦。知道了这个“秘密”,我能够在几分钟内解决这个任务。我所要做的就是把“a+b”当作一个变量,并计算它的值!和这与我理解FEA的态度有很大关系!

如果你跟着我Linkedin你知道,我利用每一个场合,和任何碰巧说你需要知道数学才能做有限元设计的人讨论“有限元数学”。

我通常会问同样的问题:“为什么?”好吧,这个问题的更详细的版本是“请给我一个具体的例子,说明数学知识对你的有限元设计有什么帮助?”通常,我得到的答案都是这样的(如果你有更多的答案,请!)请在下面的评论中留言——这是一个非常重要的话题!)

  • 人们使用错误的网格
  • 没有它,你永远不会收敛分析
  • 你将无法正确地解释结果
  • 如果你不明白这个工具是如何工作的,那就不要使用它!

问题是前3个虽然正确,但与有限元数学无关!这与理解有限元分析的工作原理有关第四个是完全错误的!

让我们从最后开始。我们生活在一个超级复杂的世界里,如果你认为自己对某件事了如指掌,那就太荒谬了!毕竟,我是在一台做有限元分析的电脑上打字的。我不能修理任何东西,也不能造一台自己的电脑,如果我的生命依赖于它的话!

见鬼,“笔记本电脑服务”的一些人不知道如何修理这些东西。他们只是用新部件替换坏了的部件!他们通过一个接一个地更换东西来检查损坏的地方,看看什么会“修复它”!因此,了解我们使用的工具的来龙去脉是一种奢侈,我们已经不再拥有了。

如果你不同意,请在评论中告诉我。但我也想知道你是否了解国际煤炭和石油运输是如何进行的!因为这也是FEA所需的“计算机使用”的一部分。或者甚至检查一下你是否知道你使用的计算器是如何工作的,而你仍然在用它做数学运算!

但回到上面列表中的前三个。你已经知道,要知道“a+b”的和,你不需要知道“a”和“b”,你只需要知道和!我想这就是分歧所在!

许多人认为理解FEA是如何工作的需要理解数学,我只是不同意!

我可以很轻松地说,我知道迭代是如何在非线性有限元分析中工作的。此外,我了解弧长方法的作用。我知道如何用非线性材料计算模型和很多其他的东西。然而,我不知道控制这些东西的方程是什么样子的(更不用说如何解决它们了!)就像我不知道我电脑里的显卡是怎么工作的一样(我仍然用它来显示FEA结果)。

我不需要知道求解器是如何做矩阵运算的,就能理解当我使用坏网格时,结果会很糟糕!但是,我绝对需要知道,当我使用不好的网格时,结果会很糟糕!

问题是,你看到a之后就会明白网格收敛的几个例子!用这种方式学习网格划分更快更有效。你可以花几个月的时间钻研数学来得出类似的结论,但这将花费更多的精力。Ęven更多!这是假设你真的能够通过所有的数学计算得出这些结论!

同样的道理也适用于其他事情,比如负荷增量、屈服等。你不需要知道“引擎盖”下发生了什么,它完全独立于你而发生!

您所需要知道的是哪些参数控制这个过程,它们的含义,它们的行为,以及如何根据情况调整它们。

我承认,学习所有的数学(然后将其同化为“一般结论”)可以导致学习,当然!但这不是唯一的方法,而且我认为这比其他方法更耗时!毕竟,我知道这些东西,我在设计中有效地使用了所有这些东西,但我不知道“引擎盖下的数学”是如何工作的!

但这并不是我在FEA中遇到的唯一问题……还有更多!

一个简短的说明:

你真的不需要理解数学但你绝对需要知道“有限元分析是如何工作的”,什么是重要的,以及如何决定设置哪些参数等等。

数学陷阱!

这是一个奇妙的问题,我认为它很少被讨论(我将在后面讨论为什么)。你看到…理解有限元数学也不能使你成为一个专家的有限元设计师!

即使假设知道FEA数学确实有用,它对一个大问题的帮助也非常小。“如何提出一个恰当的问题,而有限元分析将给我所需的答案!”

即使你完全理解计算机是如何计算你将得到的答案的,你仍然不知道你应该问哪个问题!

多年来,我讨论过很多人都在说“数学是让你成为FEA设计专家的东西(而不是“只是”一个FEA用户)”。我完全不同意!我有一个很简单的问题来说明这一点。解算器使用哪个方程,告诉你如何支持或加载你的模型?

实际上,在FEA中你只需要知道两件事:

  • 如何问我应该问的问题,才能得到我需要的答案?!这将是适当的建模、加载支持和模型的网格划分,并定义适当的分析。毕竟,你知道你想从FEA得到什么答案。通过建立模型,你是在向求解器“提出问题”。如果你对问题建模不好,你仍然会得到一个答案,只是一个愚蠢的问题!答案会是正确的,但不是你想问的问题!
  • 翻译结果这是你需要知道的第二件事。我承认,在解释结果时,数学是有用的。它可能会导致“糟糕的网格导致愚蠢的结果”这样的结论。这不是得出这样结论的唯一方法,但这是你可以达到的方法之一!然而,计算机将如何“计算”答案与“我应该问什么问题”或“这个答案意味着什么”无关!我想说的是,“如何解释结果”的知识是成为有限元分析专家的后半部分。

可悲的是,我对此的讨论通常围绕着数学“作为启蒙的唯一途径”展开。你知道像这样的陈述:“不理解方程,你甚至不应该尝试使用有限元分析”。这是一个“陷阱”。为了进行有限元分析设计,在有限元分析数学之外还有很多东西你需要知道。这就是工程知识!

“有限元数学”不会让你成为专家……毕竟,知道计算机如何计算答案并不能告诉你应该建模什么以及如何建模!

所以这个“陷阱”是一个相当复杂的东西。你是说不懂数学就不能用有限元分析。这给学生(和教授!)一种感觉,当他们知道数学时,他们可以很容易地使用FEA!

遗憾的是,事实并非如此……

驾驶汽车的比喻更进一步(双关语!)

我已经在这里简要地提到过,但让我们进一步扩展这个想法。

当涉及到有限元分析时,让我们用一个汽车的类比。我将从几个定义开始,使其快速:

  • FEA是一辆车!-就这么简单
  • 你可以设计汽车引擎!这将是理解FEA数学,编写求解器,或使当前的求解器更好。正如我提到的,这肯定是一个伟大的职业!
  • 你可以成为一名司机!那就是在实际设计中使用有限元分析。

如果你从这样一个容易理解的角度来看待这个问题,有些事情就会立刻变得清晰起来!

如果你像我一样,你会很容易理解我的意思。我是一名司机,但我对我的汽车引擎的工作原理只有非常粗略的了解。见鬼,当涉及到更多的技术细节时,我完全无能为力!

你知道吗,这完全没问题!

但反过来也是正确的!一个人知道如何制造/修理汽车引擎,并不意味着他就是一个好司机!见鬼,这根本不能让他成为司机!

这是一个完全不同的技能组合。虽然一个人可以同时拥有(驾驶技能和引擎设计),但这完全不是必需的。你不需要知道交通规则来设计引擎。就像你不知道如何制造引擎来驱动汽车一样。

那么,为什么有这么多关于有限元数学的“炒作”呢?

主要是因为有重叠。如果你仔细想想,司机在开车的时候应该知道什么时候换档。这相当于知道如何设置解算器或阅读和理解结果。

有人可能会说,为了理解在任何特定情况下驱动哪个档位的“重力”决定,你必须知道引擎是如何工作的!

说实话,如果你能了解离合器、变速箱和引擎的所有知识,你就能知道什么时候该换档。

在大学里你会听到:

为了使用有限元分析,你必须了解有限元分析数学。毕竟,如果你不知道怎么换挡,你就开不了车!

但驾驶是一项实用技能,对吧?

当你去驾校时,他们简要地解释了引擎的工作原理。但没有太多细节,因为他们只是告诉你什么时候换档,对吧?然后,你必须和老师一起开车,在实际环境中教授你的技能。

你知道吗,这很管用!我敢打赌,大多数司机都不知道引擎盖下的所有东西是如何工作的。但是,他们完全知道什么时候该换挡!

驾校完全明白你不需要知道“a”和“b”。你只需要知道“a+b”的值。因为驾驶老师通常都是好司机,他们很乐意告诉你“a+b”是什么!不需要“跳来跳去”检查“a”和“b”的值。

当然,FEA也可以这样做。但是教起来难多了!就像驾驶一样,它需要实践课程和长期从事有限元分析的经验丰富的教师。因此,大学通常更愿意教你有限元数学。只是因为这对他们来说更容易(通常,他们只是没有资源去做其他事情!)

这就是为什么我们用这种理论的方式来教授有限元分析。老实说,我认为这种情况不会很快改变。

我不用变速杆开车!

我是说,拜托!如果你在阅读前一部分时没有想到自动变速箱,那将是非常令人失望的!毕竟,工程师通常会寻找问题和盲点!

这是一个完整的圆。因为我们又回到了一些(绝对不是全部!)供应商推出的软件。他们可能会说:“你不用担心这些驾驶-我们的车有这个很棒的自动变速箱!”它会帮你的!”

你马上就会想——自动变速箱可能是个很酷的东西,但它不能让我成为一名司机,对吧?

地狱是啊!

因为换挡并不是你唯一需要知道的事情!即使是超级快的变速能力,或者自动变速的能力也不能让你成为一个好司机(或者根本就不是司机!)

你还需要知道交通规则!没有汽车(至少到目前为止!)可以在你的地方学习这些!

在我们的汽车类比中,了解交通规则就好比成为一名优秀的工程师,拥有良好的设计技能。最后,这就是让你成为一名好司机的原因!

你很可能是在一辆破旧的车上开始学开车的。然后,当你变得更好的时候,你把它换成更好的东西(也许已经有几次了)。我们都知道为什么!

让一个没有经验的年轻司机开法拉利是个坏主意。在这种情况下发生事故要容易得多。我很确定,我会先给我的孩子们买一些旧的破车。只是为了让他们在考试结束后不会觉得自己是“赛车手”!

这就是我在FEA软件包营销中遇到的问题。他们被当作一辆自动驾驶的“神奇汽车”来提供,但事实并非如此!在任何情况下,您都需要具备良好的工程技能(成为一名优秀的驾驶员),这是无法逃避的。

正如我曾经引用过的:

引擎盖下有什么不重要,唯一重要的是谁在开车!

这就是我一开始写这是一个有两面的硬币的意思。大学里的许多人会告诉你,你需要知道所有的有限元数学。没有它,你甚至不能考虑使用FEA。另一方面,一些供应商会告诉你,你不需要知道任何事情。他们会建议软件“为你做这件事”。

事实是,他们都是错的。你需要知道很多使用FEA的知识….不是数学的问题!你需要的是可以从数学知识中得出的结论。比如如何正确地建立模型,如何解释结果等等。你还需要有很多设计工程技能。您只需要知道要计算什么以及为什么要计算!

在这一切结束的时候!

现在我们到了终点!我正坐在火车上去我的客户那里帮助他们进行ASME审核。我觉得我真的很想和你分享这个(同时在7小时的火车上消磨时间!)

这是一篇很长的文章,但我希望我能清楚地传达我的感受和信念。如果你也有同样的感觉,我想帮你一点忙。我希望我给了你一些论点和例子(和汽车类比!)你可以用作论点。当然,前提是你最终会和别人讨论这件事。

如果你把整个东西滚动一下,看看结论,它们是:

  • 了解有限元数学并不会让你成为一名优秀的有限元设计师。知道一些东西总是好的,但学习有限元数学需要付出很多努力。我认为这种努力最好花在学习如何在设计中实际使用FEA上
  • 没有什么“神奇的程序”可以帮你做FEA !当有人告诉你使用“他们的软件”很容易做到这一点时,要小心。任何人都可以有效地使用它,而且毫无疑问,这要归功于他们使用的出色算法。如果你遇到这种情况,那就走开。
  • 你需要知道一些东西!你不需要知道FEA数学是如何工作的,但这并不意味着你不需要知道任何东西。远非如此!您需要对事物是如何工作的、您试图完成什么以及为什么要这样做有一个很好的工程理解。此外,虽然你不需要知道数学,但你需要知道可以从中得出的结论。比如如何建立网格模型,解释结果的一些方面等等。你不需要学数学就能得到它们。事实上,有更简单的方法(比如从课程或实验中学习)可以教会你这些。但无论如何,你必须了解他们!

这是一个很长的问题!我真的很想知道你对这一切的看法——请在下面的评论中告诉我。

作者:Łukasz斯考特尼博士

我有超过10年的实际有限元分析经验(我经营着自己的工程咨询公司),我做了10年的学术老师。在这里,我很高兴通过课程和博客分享我的工程知识!

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    加入讨论

    评论(12)

    阿Tanksale - 2023-05-11 08:26:19

    谢谢你写了这篇详尽的文章。它消除了现实世界中对数学和FEA的许多疑虑。我特别喜欢汽车这个比喻。期待看到更多这样的文章。

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2023-05-11 19:14:39

    谢谢你,伙计!我很高兴你喜欢这篇文章!

    回复
    B不 - 2022-11-25 02:15:01

    我喜欢评论“使用错误的网格,你会得到错误的答案”......那么你怎么知道答案是错的呢?(和错误的网格)

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2022-11-30 13:23:38

    伙计,这是一个我无法在一个回复中涵盖的话题。但是你可以很容易地读到://www.inmmj.com/mesh-convergence/

    此外,学习有限元分析时,最好先做一些你知道正确答案的例子——比如基准或例子,最终你可以自己“手工”设计一些东西。这样你也可以提前知道答案。

    祝一切顺利!
    Ł

    回复
    Larry Julyk博士 - 2022-11-23 05:17:11

    我同意你对有限元软件一般用户的前提:用户不需要知道底层是什么,但他们确实需要对他们试图解决的问题有基本的工程知识,对有限元软件的功能有一定的了解,并有各种建模技术的经验,以简化问题,以便经济地解决问题。所有这些都随着经验的增加而增加。然而,我们需要所谓的“专家”来了解幕后的情况。这些人可以扩展软件的效率和功能。在推动极限的过程中,需要更高效的计算机和计算机软件来解决复杂的现实世界问题的更精确的建模。因此,专家用户和专家开发人员都有一席之地。人工智能(AI)或所谓的“专家系统”的发展可能会使用户从有限元分析的许多世俗方面解脱出来,但人类与工程知识的互动仍然是必不可少的。再接再厉。

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2022-11-23 12:39:21

    嗨,拉里!

    伙计,我真的很喜欢你的总结。我只能说我完全同意。毫无疑问,专业开发人员是需要的,这是一个相当整洁的职业(我猜……我自己从来没试过!)我的问题主要是学术界和FEA的教学方式……建议你必须成为一个“优秀的开发人员”才能成为一个“优秀的工程师”……但事实并非如此。这是一个完全不同的技能组合!

    祝一切顺利!
    Ł

    回复
    JS - 2022-11-22 11:06:59

    如果我可以诚实地说…
    工程师不必是数学大师,但应该对数学很了解…
    这种人应该能够在没有计算机等工具的情况下解决技术问题。
    电脑只是一个让你的工作更快、更容易、更有效的工具。
    如果不理解原理,如何检查结构或任何单个元素的容量(例如,每个工程师都应该知道的方程式符号,还有算法)。

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2022-11-23 12:36:55

    当然,你可以(甚至应该!)诚实,Jakub——我在讨论的时候真的很开放,我从不害怕不同的观点。

    至于你的看法,我想我可以换个说法。请注意,我可以手工计算非常复杂的稳定性情况,数学最多只能达到“平方根”水平。当然,从某种意义上说,方程是“复杂的”,但数学是如此简单,以至于我在高中做的例子都要哭了!

    所以对我来说,你是说工程师应该有工程知识——对此我非常同意……但在我看来,“复杂的数学”并不是其中的一部分:)

    祝一切顺利!
    Ł

    回复
    Badari斯瓦米 - 22-11-22 08:49:16

    非常有趣,使有限元数学概念的重要性以一种简单的方式理解。

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2022-11-22 09:33:11

    谢谢你,巴达里!

    祝一切顺利!
    Ł

    回复
    Gerrit Grundling - 2022-11-21 12:33:56

    我可以开自动挡的车,但是手动挡的车更有趣!我可能不需要理解FEA背后的数学原理。但是我有,我想多了解一点!因为我更了解我的汽车的变速箱、发动机和悬架,我可以得到更好的燃油经济性,更平稳的行驶,更长的寿命;因为我知道FEM的数学基础,所以我可以更频繁地做出更好的初步猜测,并在获得更可靠的结果的同时节省时间。

    一如既往地写得很好。

    回复
    Łukasz斯考特尼博士 - 2022-11-21 13:09:11

    嘿Gerrit !

    谢谢你的评论!

    首先,我想我要招待你,希望下周我会上传我和Marco Nawijn关于这个话题的讨论,我想他在讨论中(或多或少)代表了你的方法。我必须承认,我在一定程度上同意。

    如果问题是,我愿意“免费”知道这些吗?我的回答永远是“完全同意”!但如果问题是,我是否会努力学习FEA数学,以获得你所描述的好处(而不是学习其他东西),这就不那么明显了。对我来说,实际世界更重要,虽然我同意了解数学会给你带来你所描述的好处,但我觉得我也有这些好处……从经验和测试中得出它们。但我知道每个人都不一样(和马可的谈话会很好地表明这一点),对一些人(比如我)来说,实验是获得经验的更好方式,而对另一些人来说,数学可能是一种阻力较小的方式。

    正如你所看到的,我对这个话题的看法在不断扩大,甚至在某种程度上发生了变化,因为我在和有趣的人交谈,只是在思考这个问题……谁知道呢,也许有一天我会写一篇更好的文章…但我觉得我还没准备好:)

    谢谢你分享你的想法-我真的很感激!
    Ł

    回复

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