因為工作原因,經(jīng)常碰到各種原因需要利用ANSYS仿真,但不知從何入手的新人。根據(jù)自己的經(jīng)驗,總結(jié)了一些較為實際的快速入門方法與注意事項。
1 學(xué)習目標與路徑
帶著問題學(xué)習,雖然看起來很功利,但是對于學(xué)習往往也是很實用有效的辦法。對于仿真學(xué)習,首要是解決XX工程問題。
ANSYS各模塊涉及結(jié)構(gòu)、流體、電磁、光學(xué)、系統(tǒng)邏輯等多種學(xué)科仿真,可應(yīng)用于機械、建筑、環(huán)保等各種行業(yè)。完全學(xué)會各種模塊的操作及其各種可涉及的仿真是不現(xiàn)實的,也沒有必要。即使一個具體的模塊(例如Fluent),也很難憑借一己之力完全學(xué)會每個功能與操作。
學(xué)習仿真,一步到位的立刻精通是不現(xiàn)實的。不可能看幾本書,做幾個練習案例,或者找?guī)讉€大牛指點下,就能立刻從完全毫無頭緒到和實驗數(shù)據(jù)一致。這中間需要努力探索與嘗試,循序漸進,從能夠做出看起來合理的結(jié)果,逐步成長到做出精確的結(jié)果。
2 理論知識學(xué)習
雖然現(xiàn)在軟件的操作已經(jīng)弱化了應(yīng)用者對于理論知識的要求,但是了解理論很多時候還是必要的。
如果之前缺乏背景知識,至少對于重要的概念、方程、物理模型等有必要掌握物理含義,了解應(yīng)用范圍。例如做設(shè)備散熱仿真,至少三種傳熱方式(傳導(dǎo)、對流、輻射)能夠講出各自的重要特點,對材料熱傳導(dǎo)系數(shù)、固體表面換熱系數(shù)等常用概念要清楚其物理含義。
當然,完全的抱著理論書去深入鉆研,至少入門階段是不必要的。很多時候軟件已經(jīng)把理論知識和最佳實踐總結(jié)固化為默認設(shè)置。完全按照默認設(shè)置,多數(shù)常規(guī)問題至少可以做出結(jié)果。帶著了解到的理論知識做仿真,可以加深理論知識的掌握,并發(fā)現(xiàn)自己理論知識待深入的方面。沒必要因為某些人在網(wǎng)上裝大神,說做仿真得這也要懂那也要會,然后一對比發(fā)現(xiàn)自己很多不會從而很焦慮。人腦有極限,不可能記得住更不可能搞得懂那么多。理論學(xué)習更重要的是把物理機理、概念等基礎(chǔ)的東西搞明白,理解仿真的物理過程。
3 軟件操作學(xué)習
軟件操作學(xué)習,核心在于貴精不貴多。初期入門要專注于幾個核心功能,首先保證能夠自己獨立操作解決問題,忌諱貪多求大,大量精力放在次要功能上。并且要在學(xué)習過程中能夠使過程變得流程化,從而提高效率。
軟件版本選擇要跟上時代,用最新或者較新的版本,不要迷信所謂“版本經(jīng)典”、“老版本穩(wěn)定成熟”等說辭。版本更新所帶來的新功能、界面優(yōu)化、問題修復(fù)等,也是對用戶在使用老版本過程中提出的各類問題的響應(yīng)。
4 學(xué)習資料選擇
現(xiàn)在的環(huán)境中,學(xué)習資料非常多。核心點在于不要碎片化學(xué)習,更不應(yīng)該做資料收藏家。仿真的學(xué)習需要理論結(jié)合實際,系統(tǒng)化的由淺入深。
4.1 軟件資料
軟件相關(guān)的資料不僅有軟件幫助文檔、ANSYS學(xué)習中心(Learning Hub)教材等第一手資料,各類第三方資料同樣一大把。
通常而言,軟件類資料主要分為以下幾類:
- 介紹性資料。這類資料主要用于對軟件的宣傳介紹,可用于了解軟件的功能、行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用等。
- 純操作教程。這類資料主要是講解某個簡單案例的相關(guān)操作步驟。這類資料可以擇優(yōu)而存,跟著做幾次,用于了解軟件操作。
- 系統(tǒng)化培訓(xùn)資料。這類資料會系統(tǒng)化講述某類問題的仿真過程、操作步驟、注意事項等。這類資料強烈建議進行深入鉆研。
4.2 理論資料
理論資料,最主要是能夠通俗易懂解釋必備的知識點。
書本教材主要用于入門之后,對設(shè)置背后的數(shù)學(xué)思想、求解方式等進行深入學(xué)習探究。書本教材的學(xué)習,最主要的應(yīng)該是學(xué)習物理過程和數(shù)學(xué)思想。個人對于教材的優(yōu)先級排序:基礎(chǔ)理論知識>行業(yè)必備高級理論知識>數(shù)值算法知識
很多理論教材的高級內(nèi)容還是利用數(shù)學(xué)技巧求某些特定問題的解析解,根本不適合于現(xiàn)代數(shù)值計算的思路,更不建議進行學(xué)習。
例如,學(xué)習利用Fluent做汽車空氣動力學(xué)仿真,理論知識學(xué)習可分為以下階段:
- 對流場、空氣粘度、網(wǎng)格等基礎(chǔ)概念有所了解,至少照著教程做的時候知道相關(guān)設(shè)置的作用
- 知道幾種常用的湍流數(shù)值計算方法各自的優(yōu)缺點與適用場景
- 了解算法知識,并了解數(shù)值算法層面的重要因素的影響(離散格式、松弛因子、網(wǎng)格密度等)
4.3 行業(yè)資料
行業(yè)知識,可分為主要應(yīng)用場景和行業(yè)標準兩類。
應(yīng)用場景的主要關(guān)注點,決定了仿真的需求。對于行業(yè)中仿真涉及較多的重要場景一定要深入了解其物理過程,理解仿真設(shè)置背后的原因。同時也要通過分析對比,比較不同仿真設(shè)置下的結(jié)果誤差。
通常,應(yīng)用場景層面的了解,可利用5W分析法進行分析:
- WHAT:發(fā)生了什么問題?
- WHO:這個問題涉及到哪些人?
- WHEN:這個問題發(fā)生在什么時候?
- WHERE:這個問題發(fā)生在什么地方?
- WHY:為什么要處理這個問題?
不少行業(yè)針對特定應(yīng)用場景,有行業(yè)標準對設(shè)計性能指標、實驗方法等進行詳細規(guī)定,更需要深入學(xué)習,做到仿真的設(shè)置有理有據(jù)。
例如機械零件疲勞壽命,需要仿真的原因在于零件失效中有很高比例是長時間運行的材料疲勞導(dǎo)致,需要通過仿真提前了解疲勞極限和危險區(qū)域。nCode作為專業(yè)的疲勞仿真工具,內(nèi)置多種疲勞仿真算法,可適用于不同類型的疲勞問題。針對具體的工程問題,需要根據(jù)實際情況選擇最合適的算法。對于重要零件的疲勞壽命,通常也有行業(yè)標準化實驗方法,需要學(xué)習掌握后,結(jié)合已有資料對實際產(chǎn)品的疲勞壽命進行仿真和誤差分析。
4.4 學(xué)術(shù)資料
在學(xué)習過程中,高水平的論文是一種非常推薦的資料,特別是和自身問題相關(guān),且年代較近的論文更應(yīng)該仔細閱讀,詳細了解背景、步驟、結(jié)果及其評判等。
論文包括期刊雜志論文(小論文)和碩博畢業(yè)論文(大論文)。通常優(yōu)先推薦大論文,因為包含的細節(jié)、注意事項等更多更細,了解軟件操作后,基本上照著大論文中的步驟能夠做出來類似的結(jié)果。高水平期刊的新論文可以經(jīng)常性訂閱和關(guān)注,以了解行業(yè)動態(tài)和先進做法。對于總結(jié)類(review)論文,在入門階段可以多看看,了解相關(guān)問題的來龍去脈。
5 總結(jié)
仿真入門和提高沒有捷徑,多學(xué)習多實踐是唯一的硬道理。
行業(yè)的專業(yè)英語詞匯一定要認真背誦掌握,非常有助于看各種資料。畢竟,英語還是如今的世界通用語言,也是各類專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域第一語言。