在產品設計過程中能夠充分考慮到多種因素，可以使設計出的產品更加可靠和具有市場競爭力。但是在傳統的機械結構設計中，工程師所依靠的常常是設計規范和設計經驗。對于常見結構，傳統的設計可以保證結構的安全性，不能保證設計的最優性，不利于結構設計的經濟性。對于復雜的結構，這樣的設計甚至連使用的可靠性都無法合理的考慮。在這樣的背景下，計算機輔助分析開始在機械結構設計中發揮出越來越重要的作用。作為現代數值模擬方法在工程領域的應用，計算機輔助分析可以在設計階段對結構進行校核、優化，使工程師在產品未生產之前就對設計的經濟性、安全性有所認識。
在各種CAE的工具中，有限元方法是相對較為成熟的，也是在工業領域應用最廣的。在有限元天地中，將介紹有限元分析的相關理論和學習有限元程序的經驗。由于本人專業所限，下文所指有限元分析將特指結構分析。在本文中我將談談如何成為一個合格的有限元分析工程師。
作為一個合格的有限元分析工程師，至少應該具備以下三個方面的技能和經驗：
●堅實的理論基礎，包括力學理論（對于結構有限元分析工程師）和有限元理論
●必要的程序使用經驗，對常用的商業有限元分析程序能夠熟練應用
●工程實踐的經驗，對于不同的工程問題能夠準確的做出判斷和確定分析方案
在這三個方面中，比較容易解決的是程序使用，通常盜版軟件和程序教程是很容易獲得的，一般通過一些練習題就可以很快掌握程序的使用，因此有很多初學者在用幾個練習題熟悉了一個或幾個程序以后，就以為自己可以做一個分析工程師了，這是極端錯誤的。
練習題與工程分析的差別在于，在做練習題的時候，拿到手邊的已經是簡化好的模型了，結構已經簡化好了，分析類型已經設定，邊界條件和載荷條件已經確定，計算完成后，能夠看到和教材上一致的結果就算是完成了。在這個過程中，學習者只學到了程序如何使用，這個過程，不用說大學生，高中生都可以完成。
在做工程分析的時候，情況就完全不同了，沒有人給你指定模型的簡化、分析類型，邊界條件，在計算完成后，還需要對結果進行分析和評價。在這個過程中，程序的使用變成了整個分析過程中的技術性最低的一個環節。一個完整的工程分析的流程是怎樣的呢？
首先是問題的提出，在工業實踐中，提出問題的部門通常是設計部門或生產部門，設計部門會提出要求對某一設計進行某一方面的驗證或優化，生產部門會提出對在產品生產或使用過程中出現的缺陷或問題進行分析和解決。通常情況下，由于分工的不同，設計或生產的工程師對于有限元分析是沒有經驗的，他們提出的問題是模糊的，例如說，設計工程師會問，在某種情況下，我的設計安全嗎？生產工程師會問，為什么這個產品會壞呢？
然后是問題的分析，這個過程是需要結構分析工程師與設計工程師或生產工程師共同完成的。接到設計工程師和生產工程師提出的問題時，先對問題做一個初步的判斷，是什么樣類型的問題，然后對問題進行調查，作出是否需要進行下一步的有限元分析。
接下來，如果決定要進行有限元分析，需要決定以下幾個問題：分析目的和分析規模，結構簡化與計算規模，邊界條件和載荷條件，建立模型的方式，計算結果的分析方法。等這幾個問題決定后，就可以開始計算了。
在計算結束以后，就需要對結果進行可信度的評價，即要確定計算結果是所設定問題的正確模擬，獲得了和實際問題足夠近似的結果。在此基礎上，才能按照預先定好的結果分析方法對結果進行分析。根據分析的結論，才能最終向設計和生產部門提供可靠的建議和意見。 工程有限元（結構）分析的基本流程：
對問題進行初步分析（決定是否進行有限元分析）→詳細分析（對分析進行計劃）→進行有限元分析→結果分析→問題解決（軟件廠商會說分析流程常常是：建模-前處理-求解-后處理，這個流程僅僅是上述流程上的一個節點，此節點并不比其它節點更重要）
上面是粗略的介紹了工程有限元結構分析的一個基本的流程。前面提到的三個方面的技能和經驗是如何在流程中體現出來的呢？在整個流程中應該注意一些什么關鍵問題呢？
在接到設計部門和生產部門提出的問題時，工程判斷（engineering judgment）非常重要，要了解問題的狀況，提出問題的目的，根據工程經驗做出初步判斷。并非所有接到的結構問題都是需要進一步有限元分析的，有限元分析也不一定是解決問題的最佳手段。在工程中，能夠用最少成本和最短時間解決問題的手段才是最佳的。要做出正確的初步判斷，需要有通過解決大量工程問題積累的經驗，需要對常見問題的理論有清晰的解決思路，需要對有限元方法的能力和局限有清楚的認識，同時對于可能進行的有限元分析需要的時間和人力有準確的判斷。這個過程中要充分和設計工程師及生產工程師進行溝通，盡量獲取更多的資料和數據，避免模糊的直覺判斷，無論是否要進行下一步分析，都要提出有理有據的建議。
在決定需要進行有限元分析后，對即將要進行的分析的理論和本質要有深刻的認識，對自己所可能使用的程序的能力也要心中有數，避免不合理和不切實際的分析計劃。運用理論和經驗上的判斷，決定計算的模型、規模和類型。能夠用盡可能簡單的模型，盡可能短的時間得到解決問題所需要的分析結果是在制定分析計劃時的基本原則。
熟練的運用商業有限元程序進行有限元分析，需要對程序有深刻的認識，做到每輸入一個參數都清楚知道這個參數的意義和作用，這其實也需要理解有限元和力學的理論，僅僅熟悉程序的界面是不夠的。
獲得分析結果后，問題并沒有解決，設計和生產部門需要的是簡單有效的結論和方案。能夠從紛繁復雜的數據中尋找問題的解決方案，需要的仍然是理論和經驗。
下一期我將更詳細的談談作為一個合格的分析工程師在應該具備的理論知識，同時介紹一些通用的工程經驗。
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本文標題：如何成為一名合格的分析工程師——概述
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