新手入门必看！！！如何学习ANSYS

我看到现在有不少初学者还在ANSYS的经典界面中痛苦的挣扎，在里面讨论如何导入IGES文件的问题，如何进行GLUE这种令人生厌的操作，我就颇为担心。我最初也是从经典界面而来，也走过许多的弯路。在最初学习的时候，别人告诉我，应该只用命令，而别用界面，当时我也试过，后来发现这种观点非常的不好，对我的学习造成了很大的误导。所以，鉴于这种痛苦的经历，为了避免大家重蹈覆辙，我觉得很有必要谈谈我的一些建议，希望为初学者指出一条快捷的道路。

ANSYS有限元分析软件是一个多用途的有限元法软件，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题，在许多领域中都得到了广泛应用，如航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、运动器械等。

ANSYS以多场耦合分析闻名，而且这的确是它的突出优点。除了分析传统的结构以外，对于流场的分析也非常在行，它的CFX,FLUENT均在流场分析中名列前茅，而它的电磁场分析功能也相当强大.而最引人注目的是，对于多场的分析，ANSYS采用了项目流程图的方式，用非常直观的方式直接在各个分析模块之间进行数据的拖拉和共享，从而可以实现非常复杂的数据传递，这种功能让其它赫赫有名的有限元软件如RADIOSS，PATRAN/NASTRAN,MARC,ABAQUS都望尘莫及。下面是一个ANSYS中耦合场分析的例子，从静电场传递数据到稳态热分析，再传递数据到瞬态热分析，接着传递到静力学分析，再传递数据到流场分析，在ANSYS WORKBENCH中只需要不到一分钟的简单拖拉就可以形成，而其它的软件分析起来则相对比较费事。

ANSYS最初只有经典界面，非常不好使用，而自从WORKBENCH推出来以后，这种情况大大改观。到今天，当ANSYS14推出来以后，其WORKBENCH2.0已经非常好用，操作起来相当方便，做一个有限元分析只需要简单的点点鼠标,顷刻之间就可以看到花花绿绿的应力云图，动感十足的变形动画。而最为重要的是，新版的WORKBENCH可以说是为机械工程师们量身定做的，它不仅有非常齐全的单位设置，强大的内置材料库，也有非常贴近工程概念的边界条件设置，这让其它类似软件相形见绌，所以成为机械工程师们做仿真的首选软件。

那么如何学习ANSYS呢？

我看到现在有不少初学者还在ANSYS的经典界面中痛苦的挣扎，在里面讨论如何导入IGES文件的问题，如何进行GLUE这种令人生厌的操作，我就颇为担心。我最初也是从经典界面而来，也走过许多的弯路。在最初学习的时候，别人告诉我，应该只用命令，而别用界面，当时我也试过，后来发现这种观点非常的不好，对我的学习造成了很大的误导。所以，鉴于这种痛苦的经历，为了避免大家重蹈覆辙，我觉得很有必要谈谈我的一些建议，希望为初学者指出一条快捷的道路。

首先，我们要明白，ANSYS是有限元分析软件。这意味着它是专业软件，它只是有限元方法的一种软件实现工具而已。所以，如果不懂有限元，学习ANSYS没有多大意义。我们看到，有很多人都好像赶时髦的一样在用ANSYS，但是他们在做完一个分析以后，甚至都不知道自己在做什么，结果是什么含义，他们一片茫然。这种学习方式，基本上没有什么用处。无论学习ANSYS多长时间，只要不深入到有限元理论本身，就不可能把ANSYS用好，而是始终浮在表层。因此，欲学ANSYS，先学有限元。

其次，我们也要知道，有限元法它只是一种数值分析方法而已。对于客观世界，我们总是用一些方程来加以描述其基本规律，而其中，很多物理现象是用微分方程组来描述的。而数值法只是求解微分方程组的一种方法而已。更进一步，数值方法包括有限元法，有限差分法，有限体积法，边界元法等，所以有限元法只是数值方法的一种。有限元法把对象划分为多个单元，然后对于每个单元列出其方程，最后组装得到整个研究对象的方程，然后求解这对方程组。热，结构，电磁，流场之所以最后求解不同，这主要是因为其单元方程不同，而单元方程是基于该单元所满足的具体物理规律给出来的。这就意味着，如果我们要懂该单元方程是什么意思，我们得先明白，该方程是从哪里来的。比如，对于结构分析而言，该单元方程的依据主要是弹性动力学；对于流体分析而言，单元方程的依据主要是质量守恒，动量守恒以及能量守恒的三个方程；对已电磁场而言，单元方程的依据是麦克斯韦方程组。对于热分析而言，单元方程来自于热传导方程。这就意味着，要懂得单元方程，我们先要弄明白我们所面对的是哪一个学科，需要先学习相关的基础课程。比如，要做结构分析，那么材料力学，弹性力学，机械振动是必须预先学习的，否则，我们就不知道单元方程的依据是什么。

接着，我们要知道，ANSYS有两种使用模式：经典界面和WORKBENCH界面。经典界面对于初学者以及高级研究人员适合，而WORBENCH对于一般的工程师很适合。由于经典界面对于理解有限元方法非常合适，对于杆件的分析，平面问题的分析也很合适，所以当有限元方法学习完毕以后，进入经典界面学习简单的杆件分析，平面分析，这对理解有限元法是很有好处的。但是当在经典界面里面学习完杆件和平面问题分析以后，如果要进行三维实体模型的分析，我建议立即转入WORKBENCH。WORKBENCH对于零件分析，装配体的分析提供了强大支持，这种支持力度让经典界面望尘莫及。

总之，我以为，对于初学者而言，以下的学习道路是合适的：

首先，买一本WORKBENCH的书，直接进入WORKBENCH，做几个简单的三维实体模型的分析，感受一下有限元分析的思路，这可以获得关于有限元分析的感性认识，从而激发兴趣。在此阶段花费的时间不要超过一个月。

接着，开始学习材料力学和弹性力学，主要弄清楚基本理论。对于机械系的学生而言，材料力学早就学习过，所以主要需学习弹性力学。在弹性力学上，自学的时间不要超过2个月，只学习基本方程，以及直角坐标的解法就足够，也可以适当学习极坐标解法。

然后，开始学习有限元方法。对于有限元方法，建议学习《有限元方法基础教程》这本书，它由浅入深的讲解了有限元方法，需要的地方就着重讲解，而不需要的地方一带而过。建议在这里学习的时间是3-4个月左右。

然后，进入经典界面，学习杆件的分析，平面问题的分析，主要通过做例子。在此停留的时间不要超过2个月。

接着，进入WORKBENCH界面。几乎所有的三维分析都应该在这里面进行，而且这里会成为我们以后做仿真的主战场。围绕WORKBENCH，学习一下DESIGNMODELER的建模方法，模型简化方法；接着重点学习MECHANICAL。在这里，WORKBENCH的使用，学习半个月左右；DESIGNMODELER，学习一个月左右;MECHANICAL,学习的时间就很长了，如果你锁定用ANSYS做有限元分析，那么我们人生的很多时间几乎都是与MECHANICAL打交道，它是取代经典界面的主要工具.

在进入WORKBENCH半年以后，渐渐从静力学分析开始往外扩展。比如扩展到动力学分析，此时需要先学习机械振动这门课，然后你的视野会大大开阔，WORKBENCH中的模态分析，谐响应分析，瞬态动力学分析就都可以使用了。

以后，若有对于流体分析的需要，就先看流体分析的教程，然后学习CFX,或者FLUENT，都很好。

或者，如果有对于热分析的需要，就先看传热学方面的教程，然后学习WORKBENCH中的热分析模块。

或者，如果有对于电磁分析的需要，就先获得电磁场的基本知识，然后学习WORKBENCH中的静电场，静磁场分析模块

最后，如果在实际问题中有遇到多场耦合分析的问题，则ANSYS是首选。可以做几个多物理场分析的例子，就可以直接上手。

笔者学习ANSYS上十年，深感ANSYS博大精深，恐怕一辈子也难得学习好。归根结底，是因为在ANSYS底层，是一堆专业课：弹性力学，塑性力学，蠕变力学，断裂力学，结构力学，流体力学，传热学，电磁场，有限元法，机械振动，有限体积法，等等课程。如果没有对这些课程较深的理解，要用好ANSYS恐怕没有那么容易。

以上就是我对于大家学习ANSYS的一些建议，希望对大家的学习有所帮助。

近一段时间，我陆陆续续收到一些CAE爱好者的邮件。这些朋友在做某一项研究的时候，遇到了很多技术上的问题，一筹莫展，周围可能找不到合适的人来讨论，所以向我求助。

我在解决这些问题的时候，发现这些朋友的问题层出不穷。一个问题刚刚解决，又会冒出一个新的问题。有些朋友问题要得很急，希望我能马上能够帮助他们解决问题。但是我最近又相当忙，不可能静下心来为这么多朋友一一去回答问题，所以我也比较着急。在这里我再次对这些使用ANSYS的朋友提出一些建议，希望对大家有所帮助。

第一，大家一定知道，ANSYS只是一个软件，它是一个工具，它是一个用于实现某种物理计算的专业工具。所以在使用ANSYS之前，首先要把我们所遇到问题的物理本质弄清楚，先要界定它到底属于一个什么问题？

它是一个结构力学问题吗？还是一个静电场的分析？或者是一个磁场分析？还是一个流体分析？

如果它是一个结构力学问题，那么它是一个静力学问题，还是一个动力学问题？

如果是一个静力学问题，那么它是线性的，还是非线性的？

如果它是非线性的，那么是材料非线性，还是几何非线性，还是边界非线性？

如果是边界非线性，那么它是哪一种边界非线性，是有摩擦的吗，是不可分离的吗，是绑定的吗？

……

对于这些问题的判断，首先需要我们具有比较广博的知识背景。我发现有些朋友研究的问题，已经超出了自己的知识领域，而他们仍旧在希求用现有的知识能解决问题，这是不现实的。如果我们连机械振动都没有学习过，就去做PSD分析，那么此时无论问多少朋友，多少老师，都是收效甚微的。此时，最明智的方法是赶紧去学习机械振动，在学完以后，在ANSYS中做一批机械振动的例子，然后再回到你所面对的问题上面来，去想办法建模，解决它。而我们不少朋友很着急，希望两三天立马能够解决手头上遇到的问题，这只能是欲速则不达。CAE这一行，必须首先夯实理论基础，才去使用软件。ANSYS它毕竟只是一个软件，是浮现在表层的一个工具，在底层，它是在做理论计算。而理论计算，就是依据于末一个学科的理论。如果我们根本就不知道ANSYS基于什么物理理论在操作，那么我们即便把ANSYS的命令用得纯熟，我们所得到的结论也是值得怀疑的。

所以，我真切的希望这些朋友，一定要先夯实自己在相关领域的理论基础，然后再去解决面对的实际问题。不要着急，这些事情，着急也没有用处，反而只是会耽误时间，而一无所获。

第二，如果我们在弄清楚理论底层以后，在使用软件方面遇到了问题，我们该怎么办呢？

我说说我的看法。笔者看了一些关于ANSYS的书籍，但是坦率的说，真正让笔者满意的书籍寥寥无几。大多数书籍在讲解软件的时候，就是在翻译ANSYS的帮助。而这种翻译，有很多时候并没有按照翻译“信达雅”的标准把原文的意思表达出来，结果看得很费劲；最糟糕的是，有时候还导致了误解，让我们深陷在一个错误的陷阱里面很难走出来。笔者最早学习ANSYS的时候，看过几本ANSYS的书，结果被它们弄糊涂了，心里面十分的烦躁。于是转过去看ANSYS自带的英文帮助，结果发现ANSYS自带的帮助做得非常好，相当地道而且细致。从此以后，再懒得去看我们中国人编的好多ANSYS教程。实际上，ANSYS帮助就是教会我们如何使用ANSYS。可能是笔者孤陋寡闻，就笔者看来，就如何使用ANSYS而言，没有什么书会超过ANSYS自带的帮助。

所以，大家只要遇到软件方面的问题，我只有一句话可以说，就是“看ANSYS的帮助”。

有些朋友说，ANSYS的帮助全英文，不好看。

不好看也得看，开始看估计会费劲一点，但是看多了，你会渐渐喜欢它。我们大家都是年轻人，不要被中文习惯所拘泥，一定要逐渐习惯英文，然后渐渐的让它成为我们所熟悉的语言。在看了一些英文帮助以后，再回过头看我们一些中文ANSYS书籍，就觉得别扭得很，翻译得莫名其妙，而且编者还经常把英文帮助中一些非常重要的内容给省略掉，却去强调一些细枝末节的问题，反而让我们误入歧途。所以，笔者再次强烈呼吁，要学ANSYS的操作，请看ANSYS自带的帮助！

第三，到底是用ANSYS经典界面还是WORKBENCH?

我在前面某些博文里面提到过，WORKBENCH适用于分析工程师，主要是为实际工程服务；而经典界面对初学者及研究人员更加适合。笔者现在仍旧相信这个观点。

大家一定知道，ANSYS经典界面在1970年就出现了，而WORKBENCH是在十年以前(2002年，在ANSYS7.0推出的时候，同时推出AWE)。因为经典界面看上去枯燥乏味，操作起来麻烦得很，与ABAQUS,PATRAN相比，极其啰嗦。推出WORKBENCH，只是好像我们把汗衫换了一件西装，看上去更正派，仅此而已。但大多数核心技术，都只有通过经典界面才可以操作得到。甚至于，经典界面也只是一个界面，还有一些更底层的技术，只有使用命令才能获得。

总之，就ANSYS自身的操作界面而言，APDL最底层，这是高手使用ANSYS的方式；然后是经典界面，最后是WORKBENCH。按照这个次序，操作越来越方便，但是功能越来越少。例如子结构，变量技术，子模型，单元的生与死，等等相当多的技术，在WORKBENCH中都是无法获得的。虽然ANSYS有志于改进WORKBENCH，希望以后能够通过它，用户也可以使用更多的底层功能，但是毕竟只是在改进而已。距离APDL对于ANSYS功能的全部掌控，还有很长的路要走。五年？十年？说不定是二十年。

笔者之所以要提到这个问题，是因为，有些朋友总希望通过WB来做很多底层的研究，这是不现实的。因为WB无法做底层研究，这是软件自身的限制，神仙都没有办法。这些朋友一方面迷恋于WB的简单好用，一方面又希望功能强大，这又是一个鱼与熊掌的问题了。

所以，笔者在此建议，如果朋友们做底层研究，请迅速回到经典界面，不要再犹豫不决。

第四，请务必学会自学。

CAE这一行，对于理论知识要求很多。我们面对的问题，往往是复杂的，并不只是涉及到一个学科。我们已有的知识，往往并不能解决一个面对的问题，此时，请大家一定静下心来去补充基础知识，而且要学会迅速的自学。在CAE这一行当，没有超强的自学能力，想要学好，这是很困难的。

学习知识需要准确定位，需要找到合适的教材，需要学会在教材中挑出适合学习的内容，这都需要我们反复的积累经验，做多了，自然就可以轻车熟路。如果急于求成，只想解决眼前的问题，而不想深入到理论基础，那么我们遇到不计其数的问题，结果反而无功而返。