结构强度分析方法(结构强度分析成长之路，我的有限元分析“4321理论”)

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作者：刘笑天，仿真秀优秀讲师

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全文共1952个字，预计阅读时间6分钟

一个产品60%~70%的成本、性能、功能、质量等指标，在设计阶段就已决定。仿真的价值，是满足最基本的功能实现基础上，向更高更快更强的性能、质量、成本赋能，走出更坚实一步。所以高水平的仿真工程师，应该比设计更懂设计、比工艺更懂工艺、比质量更懂质量，从而将仿真驱动设计的愿景，真正落地开花。

我们追求卓越，不是因为它简单，而是因为它困难。

为实现以上目标，笔者总结了一个4321理论：

40%的经历与时间，去学习与掌握基础理论知识。如有限元方法、材料力学、传热学、机械原理、振动相关理论、实验模态分析、数字信号处理、疲劳理论、机械设计手册、机械加工工艺师手册、各大质量工具与管理流程等。

30%精力将仿真数据与实验，进行对标验证与校准。如拉伸实验、疲劳实验、模态测试、温度测试等；

20%精力对产品设计、制造、装配、使用等方面的了解。如各种设计规范、检验检测规范、工艺评定文件、装配作业指导书、人机工效学等；

10%的仿真软件操作，如各种公开出版的教程与视频等。将是一个相对有效的比例。

笔者从事汽车行业四年来编制的各种文件

这样做是为了快速建立信心和了解仿真流程，从而降低入门的门槛。有一个好消息是，最新版ANSYS软件的Workbench平台以及AIM平台以及Life平台等，都拥有官方中文界面，可极大的降低相对其他软件，在初学者阶段的英文门槛限制。

学习第一步-调整心态

初学者阶段，不要尝试复杂计算，不要挑战高难度问题。先将大部分基础操作与案例熟悉并掌握，即可成功一半。

初学者往往害怕尝试，害怕失败。仿真技术的好处是，计算机虚拟操作，即使一次做失败了，成本与损失也非常有限。这就给人相对实际造出东西，更多的尝试可能性与机会。

So，放手去做不要怕，这瓜保熟。

笔者在哈尔滨空调股份有限公司做机械设计时期的照片

单纯的学习软件操作后，将会陷入不知道为什么这样，以及为什么不这样的窘境。满脑子都是小朋友我还没上车的问号。此时需大量学习，软件背后的各种理论知识，从而在成熟的理论根据海洋中，寻找指路的灯塔。

需要注意的是，笔者常说“真正的核心技术，永远是被保密协议层层防护的。”不要轻易的相信，网上随便能获取到，别人可能用几百万经费，才得到的实验数据，以及失败几十次总结的教训等。

应放平心态，逐步从简单到复杂、从低等到高等、从单细胞到多细胞、从机械的复制案例到后期的游刃而有余。这些学习思路是否似曾相识，是否在中学阶段的政治课或者生物课上有所了解？也许这就是突破初学阶段后，进行哲学性思考的结果。

笔者非常喜欢的一本有限元理论书

我建议:

初学者应该1天三本书

（1）理论学习是“把书读薄”的过程

很多人学习理论的时，会习惯的从第一页开始看，从每一个公式开始了解，这样会极大的降低学习效率。建议采用一天3本书的速度，快速浏览整本教程。并且大量同时参考多部同类书籍，用最快速度将理论框架与规律进行掌握，并随时记录笔记。

如果认为无论如何，不能实现以上的速度，说明方法不对，起来重睡。快速建立理论框架，快速了解各种理论知识推导结果的规律与趋势，是指引仿真操作最有效的灯塔。这也是华罗庚介绍的“把书读薄”的过程。

学习是痛苦的，也是螺旋式上升的。绝对不是一番风顺的前行，而是被一个个门槛堵住几天、几星期、几个月后的突飞猛进，才对得起曾经的坚持。

（2）从理论回到操作中

当了解一部分理论知识以后，再回到软件操作之中，即可了解:

为什么材料属性，要输入某参数，而采用这个参数，会产生什么样的结果规律；

或者为什么要画网格，以及网格密度要如何分配；

为什么有些事情，可以简化为静力学分析；

为什么网格划分，要从试算结果的等值线分布规律中判断，而不是可以对着几何模型直接操作等等。

一大堆在学习软件操作过程中，几乎不会有答案的过程中，找到答案。

再往后，继续看理论书与软件操作书籍，并将关键思路与结论，进行截图笔记留念。即吸收百家之所长，集百家之所想，并且将曾经零散的，琐碎的，不连贯的知识点，通过一整套逻辑体架构，联系为一套知识网络，即所谓的知识地图。从而实现华罗庚介绍的“把书读厚”的过程。

先把书读薄再把书读厚，又把书读薄，而后再读厚。反复多次，方可取其精华，去其糟粕。

紧跟时代脉搏，

是有限元学习的基本思路

操作案例学习阶段，建议搜寻并学习，基于最近5年~10年内，软件版本与技术的教程。

原则上不建议使用更老版本的教程。是因为随着软件功能与技术的革新，其操作界面，使用方法，技术流程等会有较大的变化，以至于无法做到不同版本间，相同操作与功能的完全一一对应。而初学阶段最恐惧的，莫过于书上说左上角有个功能a，但是自己的新版软件里，根本不知道在哪，甚至删掉的这个功能，从而陷入非常无助的境地。

紧跟时代脉搏，是软件操作学习的基本思路。只看最近五年的论文，只追求最新行业动态，也是大部分导师，对研究生的基本要求。不是要盲目追求新版软件，而是与你竞争职位Offer的人，已在学新版的话，你将失去竞争力。而判断教程是否真正的新，一方面是自己多方对比多方验证，另一个是找大师帮忙。

学习过程中，总会与各种人进行交流沟通。注意放平心态，落低姿态，完整描述，详细介绍，明确需求。并用智慧与情商，将别人脑中可能依赖无数金钱与时间积累的经验教训收入囊中。