机械研究生学习有限元理论，有以下问题请教

xinyuxf

想了解理论的话，感觉用matlab、fortran和c都可以吧
应用上还是用ansys等这样已经很成熟的有限元分析软件比较好

chyantan

我觉得学有限元一定要懂理论，没有理论的支持，就算你算出了结果，你也不能准确的对你的结果进行评估，那样也等于白忙活了！
我也是学机械的吗、，研二，期间恶补了一下基础，把自己觉得有用的说说，供大家讨论。

我个人觉得学习有限元理论下面的知识需要基本掌握：

1. 力学，主要是弹性力学，有些基础是材料力学。

   因为学机械的进行有限元分析主要是了解结构的手里情况和应力、应变、应力集中分布情况（静力分析），动态分析的时候你同时需要掌握振动理论相关知识，了解你分析的问题。尤其是弹性力学大三大方程。
  
   推荐详细阅读《theory of elasticity》S.P.Timoskenko，英文版的最好，讲得相当透切。

2. 数学，这个就不用说了，有限元就是数学计算方法之一。

   这其中泛函分析可以稍稍懂点（至少三大空间、五大定理得了解吧），变分法和变分原理应该了解，因为有限元分析主要是把弹性力学中的不能数值解的偏微分方程和其边界条件通过等效的变分原理变换为 变分法中的泛函的极值问题，再通过对变分法中泛函的极值问题采用直接的数值逼近方法求解其极值，其中伽辽金方法最多。
  变分法可以看《变分法基础》老大中著，讲得比较细。
  
  数学还要掌握和了解基本的数值计算方法，尤其是对矩阵方程的运算。

3. 有限元基本理论，这个大家都知道重要。
  
  掌握了力学和数学的基础理论了，有限元方法计算讲述怎么运作了啊。
  我看的是  清华大学的《有限单元法》，基础部分看了两遍，提高部分只看了一部分，衰！！

4.对有限元软件的熟悉，很惭愧，我就会MSC 的PATRAN  NASTRAN 不敢对说。

我觉得软件就是工具，你对工具越熟悉，用起来肯定越顺手了！我学习的时候身边没有师兄可以问，就硬着头看帮助文件，后来发现里面很多是讲有限元理论，对操作帮助不是很大，最好还是做例子。

5. 前面这些都是基本工具，为最后你分析的问题服务，那么你必须对你要分析的问题十分了解。在分析初期，你可以预测相应的可能结果，和分析结果对比找出问题所在。等等，这个是一个经验的过程，我这个很菜！！没有什么可以评论的。

这个是我学习有限元的一点小感受，希望和大家共同探讨，谢谢！

xiaoyu65

看来有限元分析还是很有用啊

coldwind042

慢慢来，不断回旋上升！先从软件上手开始，不断填写理论知识。

本色

chyantan正解
基础是力学和数学，我也正在恶补这些。
软件只是工具，关键在于解决问题的思路，
思路就是从基础知识中提炼出来的。
还有，分析结果确认，也要求有很高的
数学和力学素养。

boboli

我本人也是学机械的，个人觉得有限元理论机械的学生去研究是不太划算的，有限元基本思想和理论懂得就行了，不用去推公式之类或是编程有限元程序什么的，那些应该力学、数学学生去做吧。学机械的应该以软件（比如ANSYS）就用为主，因为我们有专业背景，应该以有限元思想、辅之以有限元软件，来检验我们在设计过程中比较抽象的东西，比如结构的强度、刚度、振动，来验证、指导我们设计过程中不好把握的环节……，而且真正用到的时候，并不是理论所能解决问题的，你要面对很多的问题，真实系统对应的有限元模型、实际的边界条件、单元的选择……，很多都是与专业有关的，所以我认为机械的还是应该以应用为主
个人见解，欢迎大家交流

wdmbjh

王勖成的《有限单元法》
理论不是很难

vib

2. 数学，这个就不用说了，有限元就是数学计算方法之一。

   这其中泛函分析可以稍稍懂点（至少三大空间、五大定理得了解吧），变分法和变分原理应该了解，因为有限元分析主要是把弹性力学中的不能数值解的偏微分方程和其边界条件通过等效的变分原理变换为 变分法中的泛函的极值问题，再通过对变分法中泛函的极值问题采用直接的数值逼近方法求解其极值，其中伽辽金方法最多。
  变分法可以看《变分法基础》老大中著，讲得比较细。



我觉得这部分我缺的比较严重，很多有限元书除了第一章介绍一些基本概念外，第二章就开始讲Method of Weighted Residuals，我就完全不懂了完全没有泛函和变分的基础，能多推荐几本书吗？最好能附上自己对这些书的评价。谢谢，我希望能把这个‘加权留数方法’学会，呵呵

beam

认真学习，有问题可以大家来讨论哦

Sakura林

被搞蒙了。。。理论还是要学的。我在看一本rd.库克写的有限元，感觉很基础，写的很详细。跟国内的不一样，他介绍很多很基础的东西，而且理论之间也不孤立，相互联系写的很好

yeyingqingfeng

感觉上好像还没入门，理论的东西还是不可少吧，自己学起来也很吃力，努力
这是从网上找到关于有限元的学习方法，大家参考一下，呵呵

学习ANSYS的几点建议
QUOTE:
一 学习ANSYS需要认识到的几点
相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要学习者有比较扎实的力学理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平；另一方面，需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。在学习ANSYS的方法上，为了让初学者有一个比较好的把握，特提出以下五点建议：
（1）将ANSYS的学习紧密与工程力学专业结合起来
毫无疑问，刚开始接触ANSYS时，如果对有限元，单元，节点，形函数等《有限元单元法及程序设计》中的基本概念没有清楚的了解话，那么学ANSYS很长一段时间都会感觉还没入门，只是在僵硬的模仿，即使已经了解了，在学ANSYS之前，也非常有必要先反复看几遍书，加深对有限元单元法及其基本概念的理解。
作为工程力学专业的学生，虽然力学理论知识学了很多，但对许多基本概念的理解许多人基本上是只停留于一个符号的认识上，理论认识不够，更没有太多的感性认识，比如一开始学ANSYS时可能很多人都不知道钢材应输入一个多大的弹性模量是合适的。而在进行有限元数值计算时，需要对相关参数的数值有很清楚的了解，比如材料常数，直接关系到结果的正确性，一定要准确。实际上在学ANSYS时，以前学的很多基本概念和力学理论知识都忘得差不多了，因而遇到有一定理论难度的问题可能很难下手，特别是对结果的分析，需要用到《材料力学》，《弹性力学》和《塑性力学》里面的知识进行理论上的判断，所以在这种情况下，复习一下《材料力学》，《弹性力学》和《塑性力学》是非常有必要的，加深对基本概念的理解，实际上，适当的复习并不要花很多时间，效果却很明显，不仅能勾起遥远的回忆，加深理解，又能使遇到的问题得到顺利的解决。
在涉及到复杂的非线性问题时（比如接触问题），一方面，不同的问题对应着不同的数值计算方法，求解器的选择直接关系到程序的计算代价和问题是否能顺利解决；另一方面，需要对非线性的求解过程有比较清楚的了解，知道程序的求解是如何实现的。只有这样，才能在程序的求解过程中，对计算的情况做出正确的判断。因此，要能对具体的问题选择什么计算方法做出正确判断以及对计算过程进行适当控制，对《计算方法》里面的知识必须要相当熟悉，将其理解运用到ANSYS的计算过程中来，彼此相互加强理解。要知道ANSYS是基于有限元单元法与现代数值计算方法的发展而逐步发展起来的。因此，在解决非线性问题时，千万别忘了复习一下《计算方法》。此外，对《计算固体力学》也要有所了解（一门非常难学的课），ANSYS对非线性问题处理的理论基础就是基于《计算固体力学》里面所讲到的复杂理论。
作为学工程力学的学生，提高建模能力是非常急需加强的一个方面。在做偏向于理论的分析时，可能对建模能力要求不是很高，但对于实际的工程问题，有限元模型的建立可以说是一个最重要的问题，而后面的工作变得相对简单。建模能力的提高，需要掌握好的建模思想和技巧，但这只能治标不能治本，最重要的还是要培养较强看图纸的能力，而看图纸的能力培养一直是我们所忽视的，因此要加强对《现代工程图学》的回忆，最好能同时结合实际的操作。
以上几个方面，只是说明在ANSYS的过程中，不要纯粹的把ANSYS当作一门功课来学，这样是不可能学好ANSYS的，而要针对问题来学，特别是遇到的新问题，首先要看它涉及到那些理论知识，最好能作到有所了解，然后与ANSYS相关设置结合起来，作到心中有数，不至于遇到某些参数设置时，没一点概念，不知道如何下手。工程力学专业更多的偏向于理论，往往觉得学了那么多的力学理论知识没什么用，不知道将来自己能作什么，而学ANSYS实际起到了沟通理论与实践的桥梁作用，使你能够感到所学的知识都能用上，甚至激发出对本专业的热爱。
（2）多问多思考多积累经验
学习ANSYS的过程实际上是一个不断解决问题的过程，问题遇到的越多，解决的越多，实际运用ANNSYS的能力才会越高。对于初学者，必将会遇到许许多多的问题，对遇到的问题最好能记下来，认真思考，逐个解决，积累经验。只有这样才会印象深刻，避免以后犯类似的错误，即使遇到也能很快解决。因此，建议一开始接触ANSYS就要注意以下三点：
第一， 要多问，切记不要不懂就问。在使用ANSYS处理具体的问题时，虽然会遇到大量ERROR提示，实际上，其中许多ERROR经过自己的思考是能够解决的简单问题，只是由于缺乏经验才感觉好难。因此，首先一定要自己思考，实在自己解决不了的问题才去问老师，在老师帮你解决的问题的过程中，去享受恍然大悟的感觉。
第二， 要有耐心，不要郁闷，多思考。对初学者而言，感觉ANSYS特别费时间，又作不出什么东西，没有成就感，容易产生心理疲劳，缺乏耐心。“苦中作乐”应是学ANSYS的人所必须保持的一种良好心态，往往就是那么一个ERROR要折磨你好几天，使问题没有任何进展，遇到这种情况要能调整自己的心态，坦然面对，要有耐心，针对问题积极思考，发现原因，坚信没有自己解决不了的问题，要能把解决问题当作一种乐趣，时刻让自己保持愉快的心情，真正当你对问题有突破性进展时，迎接的必定是巨大的成就感。
第三， 注意经验的积累，不断总结经验。一方面，初学时，要注重自己经验的积累（前面两点说的就是这个问题），即在自己解决的问题中积累经验；另一方面，当灵活运用ANSYS的能力达到一定程度时，要注重积累别人的经验，把别人的经验为自己所用，使自己少走弯路，提高效率，方便自己问题的解决。对于ANSYS越学到后面就越感觉是一个经验问题，因为该懂得的基本都懂了，麻烦的就是一些参数的调试，需要的是用时间去摸索，对同一类型的问题，别人的参数已经调试好了，完全没有必要自己去调试，直接拿来用即可。
（3）练习使用ANSYS最好直接找力学专业书后的习题来做
可能这一点与学习ANSYS的一般方法相背，我开始学ANSYS时也是照着书上现成的例子做，但照着书上的做就是做不出来，实在没有耐心，就干脆从书上（如材力，弹力）直接找些简单的习题来做。尽管简单，但每一步都需要自己思考，只有思考了的东西才能成为自己的东西，慢慢的自己解决的问题多了，运用ANSYS的能力提高相当明显，这可能是我无意中对学ANSYS在方法上的一点创新吧。我觉得直接从书上找习题做有以下好处：
第一， 从书上找习题练习是一种更加主动的学习方法，由于整个分析过程都要独立思考，实际上比照着书上练习难度更大。对初学者来说，照着书上练习很难理解为什么要这么做，因此，尽管做出来了，但以后遇到类似问题可能还是不知道 。
第二， 书上现成的例子基本上是非常经典的，是不可能有错的，一旦需要独立解决问题时，由于没有对错误的处理经验，遇到错误还是得要从头摸索，可以说，ANSYS的使用过程就是一个解决ERROR的过程，ERROR实际上提供了问题的解决思路，而自己找问题做，由于水平并不高，必将会遇到大量的ERROR，对这些ERROR的解决，经验的积累就是ANSYS运用能力的提高。
第三， 将书上的习题用ANSYS来实现，可以将习题的理论结果和ANSYS计算的数值结果进行对比，验证ANSYS计算结果的正确性，比较两者结果的差异，分析产生差异的原因，加深对理论的理解，这是照着现成的例子练习所作不到的。
当然，并不就说书上的例子毫无用处，多多看下书上的例子可以对ANSYS的整个分析问题的过程有比较清楚的了解，还可以借鉴一些处理问题的方法。
（四）保持带着问题去看ANSYS是怎样处理相关问题的良好习惯
可能平时在看关于ANSYS的参考书籍时，对其中如何处理各种复杂问题的部分，看起来觉得也并不是很难理解，而一旦要自己处理一个复杂的非线性问题时，就有点束手无策，不知道所分析的问题与书上的讲的是怎么相关的。说明要将书上的东西真正用到具体的问题中还不是一件容易的事情。带着问题去看ANSYS是怎样处理相关问题的部分，可能是解决以上问题的一个好方法：当着手分析一个复杂的问题时，首先要分析问题的特征，比如一个二维接触问题，就要分析它是不是轴对称，是直线接触还是曲线接触（三维问题：是平面接触还是曲面接触），接触状态如何等等，然后带着这些问题特征，将ANSYS书上相关的部分有对号入座的看书，一遇到与问题有关的介绍就其与实际问题联系起来重点思考，理解了书上东西的同时问题也就解决了，这才真正将书上的知识变成了自己的东西，比如上个问题，如果是轴对称，就需要设置KEYOPT（3），如果是曲线接触就要设置相应的关键字以消除初始渗透和初始间隙。可能就会有这样的感慨：原来书上已经写得很清楚了，以前看书的时候怎么就没什么印象了。
如果照着这种方法处理的问题多了的话，就会进一步体会到：其实，ANSYS的使用并不难，基本上是照着书上的说明一步一步作，并不需要思考多少问题，学ANSYS真正难得是将一个实际问题转化成一个ANSYS能够解决且容易解决的问题。这才是学习ANSYS所需要解决的一个核心问题，可以说其他一切问题都是围绕它而展开的。对于初学者而言，注重的是ANSYS的实际操作，而提高“将一个实际问题转化成一个ANSYS能够解决且容易解决的问题” 的能力是一直所忽视的，这可能是造成许多人花了很多时间学ANSYS，而实际应用能力却很难提高的一个重要原因。
（五）熟悉GUI操作之后再来使用命令流
ANSYS一个最大的优点是可以使用参数化的命令流，因而，学ANSYS最终应非常熟练的使用命令流，一方面，可以大大提高解决问题的效率；另一方面，只有熟悉命令流之后，才会更方便的与人交流问题。
老师一开始讲授ANSYS时往往把ANSYS吹得天昏地暗，其中一条必定是夸ANSYS的命令流是如何的方便，并且拿GUI与命令流大加对比一番。问题也确实如此，但对那些积极性相当高且有点好高骛远的同学可能就会产生误导：最终是要掌握命令流，学了GUI还去学命令流多麻烦诺，干脆直接学命令流算了，不是可以省很多事吗？如将这种想法付诸于实践的话往往是适得其反，不仅掌握命令流的效率底，而且GUI又不熟悉，结果使用ANSYS处理问题来就有点无所适从，两头用得都不爽。因此，初学者容易一心想着使用命令流，忽视对GUI操作的练习，难以认识到命令流与GUI的联系：没有对GUI的熟练操作要掌握好命令流是很难的，或者代价是很高的。
直接去学命令流之所以难，一个是命令太多，不易知道那些命令是常用的，那些是不常用的，我们只要掌握最常用的就足够了，而如果GUI使用得多的话，就会很清楚那些命令是常用的（实现的目的一样），以后掌握命令流就有了针对性；另一个是一个命令的参数太多，同一个命令，通过参数的变化可以对应不同的GUI操作，事先头脑里没有GUI印象的话，对参数的变化可能就没有很多的体会，难以加深对参数的理解。因此，建议初学者不用管命令，踏踏实实的熟悉GUI操作，当GUI操作达到一定程度后，再去掌握命令流就是一件很容易的事情，当然也需要大量的练习。实际上，大多数使用者而言，基本上是将GUI操作与命令流结合起来使用，没有人会完全用命令流解决问题的，因为没有必要去记那么多命令，有些操作GUI用起来更加直观方便。一般而言，前处理熟悉使用命令流比较方便，求解控制里面使用GUI比较好。
此外，还有一点初学者也需注意，一开始学ANSYS主要是熟悉ANSYS软件，掌握处理问题的一般方法，不是用它来解决很复杂的问题来体现你的能力有多强，一心只想着找有难度的问题来着，往往容易被问题挂死在一棵树上而失去了整片森林。因此，最好多找些容易点的，涉及到不同类型问题的题来做练习。

longsen

学习了，谢谢大家

vib

56楼的朋友如果能给提到的课程附上推荐的图书作者，版本等相关信息就更好了

zyinlli

原帖由 本色 于 2009-11-8 18:14 发表

                               
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chyantan正解
基础是力学和数学，我也正在恶补这些。
软件只是工具，关键在于解决问题的思路，
思路就是从基础知识中提炼出来的。
还有，分析结果确认，也要求有很高的
数学和力学素养。

非常认同这个观点。如果你只是用来计算一个比较实际的简单问题，只要应用软件程序就行了。但如果你要搞所谓的“科研”，那你讨论的问题肯定有自己的特点，有时候就不能简单的利用现有的工具计算了。这时候也就显出理论的重要了。另外，仅仅计算出结果用有限元计算问题还可以，正如另外想引文所说，如果要讨论结果的正确性，不用理论行吗？所以计算机应用和理论2者还是相辅相成的关系。一点自己的看法而已。

wuxiuxuan

菜鸟上路，请多多指教