如何學(xué)習(xí)ANSYS-新手入門必看

第第頁(yè)如何學(xué)習(xí)ANSYS?新手入門必看!我看到現(xiàn)在有不少初學(xué)者還在ANSYS的經(jīng)典界面中痛苦的掙扎，在里面討論如何導(dǎo)入IGES文件的問題，如何進(jìn)行GLUE這種令人生厭的操作，我就頗為擔(dān)心。我最初也是從經(jīng)典界面而來(lái)，也走過許多的彎路。在最初學(xué)習(xí)的時(shí)候，別人告訴我，應(yīng)該只用命令，而別用界面，當(dāng)時(shí)我也試過，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這種觀點(diǎn)非常的不好，對(duì)我的學(xué)習(xí)造成了很大的誤導(dǎo)。所以，鑒于這種痛苦的經(jīng)歷，為了避免大家重蹈覆轍，我覺得很有必要談?wù)勎业囊恍┙ㄗh，希望為初學(xué)者指出一條快捷的道路。

1.ANSYS有限元分析軟件是一個(gè)多用途的有限元法軟件，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題，在許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，如航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、運(yùn)動(dòng)器械等。

ANSYS以多場(chǎng)耦合分析聞名，而且這的確是它的突出優(yōu)點(diǎn)。除了分析傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以外，對(duì)于流場(chǎng)的分析也非常在行，它的CFX,FLUENT均在流場(chǎng)分析中名列前茅，而它的電磁場(chǎng)分析功能也相當(dāng)強(qiáng)大.而最引人注目的是，對(duì)于多場(chǎng)的分析，ANSYS采用了項(xiàng)目流程圖的方式，用非常直觀的方式直接在各個(gè)分析模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的拖拉和共享，從而可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳遞，這種功能讓其它赫赫有名的有限元軟件如RADIOSS，PATRAN/NASTRAN,MARC,ABAQUS都望塵莫及。下面是一個(gè)ANSYS中耦合場(chǎng)分析的例子，從靜電場(chǎng)傳遞數(shù)據(jù)到穩(wěn)態(tài)熱分析，再傳遞數(shù)據(jù)到瞬態(tài)熱分析，接著傳遞到靜力學(xué)分析，再傳遞數(shù)據(jù)到流場(chǎng)分析，在ANSYSWORKBENCH中只需要不到一分鐘的簡(jiǎn)單拖拉就可以形成，而其它的軟件分析起來(lái)則相對(duì)比較費(fèi)事。

ANSYS最初只有經(jīng)典界面，非常不好使用，而自從WORKBENCH推出來(lái)以后，這種情況大大改觀。到今天，當(dāng)ANSYS14推出來(lái)以后，其WORKBENCH2.0已經(jīng)非常好用，操作起來(lái)相當(dāng)方便，做一個(gè)有限元分析只需要簡(jiǎn)單的點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo),頃刻之間就可以看到花花綠綠的應(yīng)力云圖，動(dòng)感十足的變形動(dòng)畫。而最為重要的是，新版的WORKBENCH可以說是為機(jī)械工程師們量身定做的，它不僅有非常齊全的單位設(shè)置，強(qiáng)大的內(nèi)置材料庫(kù)，也有非常貼近工程概念的邊界條件設(shè)置，這讓其它類似軟件相形見絀，所以成為機(jī)械工程師們做仿真的首選軟件。

2.那么如何學(xué)習(xí)ANSYS呢？

我看到現(xiàn)在有不少初學(xué)者還在ANSYS的經(jīng)典界面中痛苦的掙扎，在里面討論如何導(dǎo)入IGES文件的問題，如何進(jìn)行GLUE這種令人生厭的操作，我就頗為擔(dān)心。我最初也是從經(jīng)典界面而來(lái)，也走過許多的彎路。在最初學(xué)習(xí)的時(shí)候，別人告訴我，應(yīng)該只用命令，而別用界面，當(dāng)時(shí)我也試過，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這種觀點(diǎn)非常的不好，對(duì)我的學(xué)習(xí)造成了很大的誤導(dǎo)。所以，鑒于這種痛苦的經(jīng)歷，為了避免大家重蹈覆轍，我覺得很有必要談?wù)勎业囊恍┙ㄗh，希望為初學(xué)者指出一條快捷的道路。

3.首先，我們要明白，ANSYS是有限元分析軟件。這意味著它是專業(yè)軟件，它只是有限元方法的一種軟件實(shí)現(xiàn)工具而已。所以，如果不懂有限元，學(xué)習(xí)ANSYS沒有多大意義。我們看到，有很多人都好像趕時(shí)髦的一樣在用ANSYS，但是他們?cè)谧鐾暌粋€(gè)分析以后，甚至都不知道自己在做什么，結(jié)果是什么含義，他們一片茫然。這種學(xué)習(xí)方式，基本上沒有什么用處。無(wú)論學(xué)習(xí)ANSYS多長(zhǎng)時(shí)間，只要不深入到有限元理論本身，就不可能把ANSYS用好，而是始終浮在表層。因此，欲學(xué)ANSYS，先學(xué)有限元。

4.次，我們也要知道，有限元法它只是一種數(shù)值分析方法而已。對(duì)于客觀世界，我們總是用一些方程來(lái)加以描述其基本規(guī)律，而其中，很多物理現(xiàn)象是用微分方程組來(lái)描述的。而數(shù)值法只是求解微分方程組的一種方法而已。更進(jìn)一步，數(shù)值方法包括有限元法，有限差分法，有限體積法，邊界元法等，所以有限元法只是數(shù)值方法的一種。有限元法把對(duì)象劃分為多個(gè)單元，然后對(duì)于每個(gè)單元列出其方程，最后組裝得到整個(gè)研究對(duì)象的方程，然后求解這對(duì)方程組。熱，結(jié)構(gòu)，電磁，流場(chǎng)之所以最后求解不同，這主要是因?yàn)槠鋯卧匠滩煌?，而單元方程是基于該單元所滿足的具體物理規(guī)律給出來(lái)的。這就意味著，如果我們要懂該單元方程是什么意思，我們得先明白，該方程是從哪里來(lái)的。比如，對(duì)于結(jié)構(gòu)分析而言，該單元方程的依據(jù)主要是彈性動(dòng)力學(xué)；對(duì)于流體分析而言，單元方程的依據(jù)主要是質(zhì)量守恒，動(dòng)量守恒以及能量守恒的三個(gè)方程；對(duì)已電磁場(chǎng)而言，單元方程的依據(jù)是麥克斯韋方程組。對(duì)于熱分析而言，單元方程來(lái)自于熱傳導(dǎo)方程。這就意味著，要懂得單元方程，我們先要弄明白我們所面對(duì)的是哪一個(gè)學(xué)科，需要先學(xué)習(xí)相關(guān)的基礎(chǔ)課程。比如，要做結(jié)構(gòu)分析，那么材料力學(xué)，彈性力學(xué)，機(jī)械振動(dòng)是必須預(yù)先學(xué)習(xí)的，否則，我們就不知道單元方程的依據(jù)是什么。

5.接著，我們要知道，ANSYS有兩種使用模式：經(jīng)典界面和WORKBENCH界面。經(jīng)典界面對(duì)于初學(xué)者以及高級(jí)研究人員適合，而WORBENCH對(duì)于一般的工程師很適合。由于經(jīng)典界面對(duì)于理解有限元方法非常合適，對(duì)于桿件的分析，平面問題的分析也很合適，所以當(dāng)有限元方法學(xué)習(xí)完畢以后，進(jìn)入經(jīng)典界面學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的桿件分析，平面分析，這對(duì)理解有限元法是很有好處的。但是當(dāng)在經(jīng)典界面里面學(xué)習(xí)完桿件和平面問題分析以后，如果要進(jìn)行三維實(shí)體模型的分析，我建議立即轉(zhuǎn)入WORKBENCH。WORKBENCH對(duì)于零件分析，裝配體的分析提供了強(qiáng)大支持，這種支持力度讓經(jīng)典界面望塵莫及。

6.總之，我以為，對(duì)于初學(xué)者而言，以下的學(xué)習(xí)道路是合適的：

首先，買一本W(wǎng)ORKBENCH的書，直接進(jìn)入WORKBENCH，做幾個(gè)簡(jiǎn)單的三維實(shí)體模型的分析，感受一下有限元分析的思路，這可以獲得關(guān)于有限元分析的感性認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)興趣。在此階段花費(fèi)的時(shí)間不要超過一個(gè)月。

接著，開始學(xué)習(xí)材料力學(xué)和彈性力學(xué)，主要弄清楚基本理論。對(duì)于機(jī)械系的學(xué)生而言，材料力學(xué)早就學(xué)習(xí)過，所以主要需學(xué)習(xí)彈性力學(xué)。在彈性力學(xué)上，自學(xué)的時(shí)間不要超過2個(gè)月，只學(xué)習(xí)基本方程，以及直角坐標(biāo)的解法就足夠，也可以適當(dāng)學(xué)習(xí)極坐標(biāo)解法。

7.然后，開始學(xué)習(xí)有限元方法。對(duì)于有限元方法，建議學(xué)習(xí)《有限元方法基礎(chǔ)教程》這本書，它由淺入深的講解了有限元方法，需要的地方就著重講解，而不需要的地方一帶而過。建議在這里學(xué)習(xí)的時(shí)間是3-4個(gè)月左右。

然后，進(jìn)入經(jīng)典界面，學(xué)習(xí)桿件的分析，平面問題的分析，主要通過做例子。在此停留的時(shí)間不要超過2個(gè)月。

接著，進(jìn)入WORKBENCH界面。幾乎所有的三維分析都應(yīng)該在這里面進(jìn)行，而且這里會(huì)成為我們以后做仿真的主戰(zhàn)場(chǎng)。圍繞WORKBENCH，學(xué)習(xí)一下DESIGNMODELER的建模方法，模型簡(jiǎn)化方法；接著重點(diǎn)學(xué)習(xí)MECHANICAL。在這里，WORKBENCH的使用，學(xué)習(xí)半個(gè)月左右；DESIGNMODELER，學(xué)習(xí)一個(gè)月左右;MECHANICAL,學(xué)習(xí)的時(shí)間就很長(zhǎng)了，如果你鎖定用ANSYS做有限元分析，那么我們?nèi)松暮芏鄷r(shí)間幾乎都是與MECHANICAL打交道，它是取代經(jīng)典界面的主要工具.

在進(jìn)入WORKBENCH半年以后，漸漸從靜力學(xué)分析開始往外擴(kuò)展。比如擴(kuò)展到動(dòng)力學(xué)分析，此時(shí)需要先學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)這門課，然后你的視野會(huì)大大開闊，WORKBENCH中的模態(tài)分析，諧響應(yīng)分析，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析就都可以使用了。

8.以后，若有對(duì)于流體分析的需要，就先看流體分析的教程，然后學(xué)習(xí)CFX,或者FLUENT，都很好。

或者，如果有對(duì)于熱分析的需要，就先看傳熱學(xué)方面的教程，然后學(xué)習(xí)WORKBENCH中的熱分析模塊。

或者，如果有對(duì)于電磁分析的需要，就先獲得電磁場(chǎng)的基本知識(shí)，然后學(xué)習(xí)WORKBENCH中的靜電場(chǎng)，靜磁場(chǎng)分析模塊

最后，如果在實(shí)際問題中有遇到多場(chǎng)耦合分析的問題，則ANSYS是首選。可以做幾個(gè)多物理場(chǎng)分析的例子，就可以直接上手。

筆者學(xué)習(xí)ANSYS上十年，深感ANSYS博大精深，恐怕一輩子也難得學(xué)習(xí)好。歸根結(jié)底，是因?yàn)樵贏NSYS底層，是一堆專業(yè)課：彈性力學(xué)，塑性力學(xué)，蠕變力學(xué)，斷裂力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，流體力學(xué)，傳熱學(xué)，電磁場(chǎng)，有限元法，機(jī)械振動(dòng)，有限體積法，等等課程。如果沒有對(duì)這些課程較深的理解，要用好ANSYS恐怕沒有那么容易。

以上就是我對(duì)于大家學(xué)習(xí)ANSYS的一些建議，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助。

9.近一段時(shí)間，我陸陸續(xù)續(xù)收到一些CAE愛好者的郵件。這些朋友在做某一項(xiàng)研究的時(shí)候，遇到了很多技術(shù)上的問題，一籌莫展，周圍可能找不到合適的人來(lái)討論，所以向我求助。

我在解決這些問題的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這些朋友的問題層出不窮。一個(gè)問題剛剛解決，又會(huì)冒出一個(gè)新的問題。有些朋友問題要得很急，希望我能馬上能夠幫助他們解決問題。但是我最近又相當(dāng)忙，不可能靜下心來(lái)為這么多朋友一一去回答問題，所以我也比較著急。在這里我再次對(duì)這些使用ANSYS的朋友提出一些建議，希望對(duì)大家有所幫助。

10.第一，大家一定知道，ANSYS只是一個(gè)軟件，它是一個(gè)工具，它是一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)某種物理計(jì)算的專業(yè)工具。所以在使用ANSYS之前，首先要把我們所遇到問題的物理本質(zhì)弄清楚，先要界定它到底屬于一個(gè)什么問題？

它是一個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)問題嗎？還是一個(gè)靜電場(chǎng)的分析？或者是一個(gè)磁場(chǎng)分析？還是一個(gè)流體分析？

如果它是一個(gè)結(jié)構(gòu)力學(xué)問題，那么它是一個(gè)靜力學(xué)問題，還是一個(gè)動(dòng)力學(xué)問題？

如果是一個(gè)靜力學(xué)問題，那么它是線性的，還是非線性的？

如果它是非線性的，那么是材料非線性，還是幾何非線性，還是邊界非線性？

如果是邊界非線性，那么它是哪一種邊界非線性，是有摩擦的嗎，是不可分離的嗎，是綁定的嗎？

……

對(duì)于這些問題的判斷，首先需要我們具有比較廣博的知識(shí)背景。我發(fā)現(xiàn)有些朋友研究的問題，已經(jīng)超出了自己的知識(shí)領(lǐng)域，而他們?nèi)耘f在希求用現(xiàn)有的知識(shí)能解決問題，這是不現(xiàn)實(shí)的。如果我們連機(jī)械振動(dòng)都沒有學(xué)習(xí)過，就去做PSD分析，那么此時(shí)無(wú)論問多少朋友，多少老師，都是收效甚微的。此時(shí)，最明智的方法是趕緊去學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)，在學(xué)完以后，在ANSYS中做一批機(jī)械振動(dòng)的例子，然后再回到你所面對(duì)的問題上面來(lái)，去想辦法建模，解決它。而我們不少朋友很著急，希望兩三天立馬能夠解決手頭上遇到的問題，這只能是欲速則不達(dá)。CAE這一行，必須首先夯實(shí)理論基礎(chǔ)，才去使用軟件。ANSYS它畢竟只是一個(gè)軟件，是浮現(xiàn)在表層的一個(gè)工具，在底層，它是在做理論計(jì)算。而理論計(jì)算，就是依據(jù)于末一個(gè)學(xué)科的理論。如果我們根本就不知道ANSYS基于什么物理理論在操作，那么我們即便把ANSYS的命令用得純熟，我們所得到的結(jié)論也是值得懷疑的。

所以，我真切的希望這些朋友，一定要先夯實(shí)自己在相關(guān)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)，然后再去解決面對(duì)的實(shí)際問題。不要著急，這些事情，著急也沒有用處，反而只是會(huì)耽誤時(shí)間，而一無(wú)所獲。

11.第二，如果我們?cè)谂宄碚摰讓右院?，在使用軟件方面遇到了問題，我們?cè)撛趺崔k呢？

我說說我的看法。筆者看了一些關(guān)于ANSYS的書籍，但是坦率的說，真正讓筆者滿意的書籍寥寥無(wú)幾。大多數(shù)書籍在講解軟件的時(shí)候，就是在翻譯ANSYS的幫助。而這種翻譯，有很多時(shí)候并沒有按照翻譯“信達(dá)雅”的標(biāo)準(zhǔn)把原文的意思表達(dá)出來(lái)，結(jié)果看得很費(fèi)勁；最糟糕的是，有時(shí)候還導(dǎo)致了誤解，讓我們深陷在一個(gè)錯(cuò)誤的陷阱里面很難走出來(lái)。筆者最早學(xué)習(xí)ANSYS的時(shí)候，看過幾本ANSYS的書，結(jié)果被它們弄糊涂了，心里面十分的煩躁。于是轉(zhuǎn)過去看ANSYS自帶的英文幫助，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ANSYS自帶的幫助做得非常好，相當(dāng)?shù)氐蓝壹?xì)致。從此以后，再懶得去看我們中國(guó)人編的好多ANSYS教程。實(shí)際上，ANSYS幫助就是教會(huì)我們?nèi)绾问褂肁NSYS?？赡苁枪P者孤陋寡聞，就筆者看來(lái)，就如何使用ANSYS而言，沒有什么書會(huì)超過ANSYS自帶的幫助。

所以，大家只要遇到軟件方面的問題，我只有一句話可以說，就是“看ANSYS的幫助”。

有些朋友說，ANSYS的幫助全英文，不好看。

不好看也得看，開始看估計(jì)會(huì)費(fèi)勁一點(diǎn)，但是看多了，你會(huì)漸漸喜歡它。我們大家都是年輕人，不要被中文習(xí)慣所拘泥，一定要逐漸習(xí)慣英文，然后漸漸的讓它成為我們所熟悉的語(yǔ)言。在看了一些英文幫助以后，再回過頭看我們一些中文ANSYS書籍，就覺得別扭得很，翻譯得莫名其妙，而且編者還經(jīng)常把英文幫助中一些非常重要的內(nèi)容給省略掉，卻去強(qiáng)調(diào)一些細(xì)枝末節(jié)的問題，反而讓我們誤入歧途。所以，筆者再次強(qiáng)烈呼吁，要學(xué)ANSYS的操作，請(qǐng)看ANSYS自帶的幫助！

12.第三，到底是用ANSYS經(jīng)典界面還是WORKBENCH?

我在前面某些博文里面提到過，WORKBENCH適用于分析工程師，主要是為實(shí)際工程服務(wù)；而經(jīng)典界面對(duì)初學(xué)者及研究人員更加適合。筆者現(xiàn)在仍舊相信這個(gè)觀點(diǎn)。

大家一定知道，ANSYS經(jīng)典界面在1970年就出現(xiàn)了，而WORKBENCH是在十年以前(2002年，在ANSYS7.0推出的時(shí)候，同時(shí)推出AWE)。因?yàn)榻?jīng)典界面看上去枯燥乏味，操作起來(lái)麻煩得很，與ABAQUS,PATRAN相比，極其嗦。推出WORKBENCH，只是好像我們把汗衫換了一件西裝，看上去更正派，僅此而已。但大多數(shù)核心技術(shù)，都只有通過經(jīng)典界面才可以操作得到。甚至于，經(jīng)典界面也只是一個(gè)界面，還有一些更底層的技術(shù)，只有使用命令才能獲得。

總之，就ANSYS自身的操作界面而言，APDL最底層，這是高手使用ANSYS的方式；然后是經(jīng)典界面，最后是WORKBENCH。按照這個(gè)次序，操作越來(lái)