做结构设计的必须要会有限元分析吗?

付遵毅


我研究生阶段就是学习有限元方向,我感觉一个合格的机械结构工程师,掌握一门有限元分析软件很必要,那样才能设计出合理的结构,并能做到结构最优,成本最低。本人最先学习的是solidworks有限元插件模块 ,simulation,后来感觉有限元真是个神奇的东西,又学习了ansys ,后来是hypermesh和ls-dyna。如果你只是静力学分,那前两种软件足够了,如果涉及到动力学,比如车辆碰撞和子弹穿透模拟等,就需要学习更高端的后两种软件了。现在大部分小公司不会单独设立有限元分析部门,大部分设计基本靠经验,要不就是设计人员自己粗略分析一下,了。除非大公司,会有单独的分析部门,设计工程师出结构 然后分析工程师做有限元,目前国内现状基本上是设计人员自己分析,设计人员掌握有限元给自己的能力和实力都增添不少亮点,在职场很有优势。


云樯CAD


做结构设计还是需要懂一些简单的有限元分析的!

我曾有幸去北京一家设计公司面试,他们的应聘硬性条件就是必须会有限元分析,而且真真切切的做过产品分析。工资待遇是相当的诱人啊,五险二金,双休,餐补、话补、车补、下午茶,月薪一万五起步……


可惜,技术部面试通过之后,被女boss刷了。原因是,要有自己设计过的产品卖入市场的经验……

当然这是帝都这种月薪上万的公司的一般要求,想我老家这十八线城市就无所谓了,大多公司的规模小,不会单独设立一个专门做分析的岗位。而且,形成生产规模的产品,其技术已经基本成熟,所需要的设计分析不会太多。


另一方面,有限元分析这种东西是虚无缥缈的,不同的设计人员的分析结果都是不一样的,出错的概率比较大,最要命的一点就是,分析完的结果谁也不知道对错……还是得和实际的经验相结合,才能得出分析结论。

不过作为机械设计人员,懂一门有限元分析软件还是相当有必要的,现在的多数公司的技术大佬年龄都有些大,他们对于分析软件和三维软件的操作稍微弱势一些,这时假如你能懂一些有限元分析,就能为你的面试加分很多。


科学技术馆


从行业分工来说,结构设计是指CAD,有限元是指CAE,二者是属于不同的职位,要求不同的技能。这一点在大公司特别明显,大公司基本上就是一个结构设计团队一二十人会配一个CAE工程师。而在很多小公司,结构设计也兼做CAE的工作,当然还有可能兼做项目管理、包材设计等工作。


根据分工理论,我认为,结构设计就应该专注于结构设计的工作,结构设计需要学习的东西很多,包括各种材料、各种制造和装配工艺、各种成本计算和各种降本设计等知识等,要想成为结构设计的专家,必须专注。


如果要分散精力去学习有限元分析,那么必然会减少学习结构设计知识的机会。而有限元分析需要对材料力学等理论知识有很深的掌握,要学好不是一件容易的事情。所以,二者必须有所侧重。


当然,对于结构工程师来说,学一点最基本的有限元分析,例如塑胶卡扣的受力分析等,是结构设计的工作也是非常有帮助。


总之,我的观点是结构设计可以学一些简单的有限元分析,而不必花很多时间在有限元分析上,除非你想转行做有限元分析。


降本设计


先说说什么是有限元分析,它是“利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。利用简单而又相互作用的元素(即单元),就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。”就是说用较简单的问题代替复杂问题后再求解。因为实际问题被较简单的问题所代替,所以这个解不是准确解,而是近似解。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。常见有限元软件包括LUSAS,MSC.Nastran、Ansys、Abaqus、LMS-Samtech、Algor、Femap/NX Nastran、Hypermesh、COMSOL Multiphysics、FEPG等----这段是百度百科说的。

看起来觉得是十分的高大艰深,确实,对科班出身搞结构设计的来说,应该是要了解和掌握的,毕竟这是靠专业吃饭的一个手段。

但是就目前来说,大多的工厂里面搞设计的并不是都懂有限元,有的甚至一个都没有,起码就我所在的公司研发部来说,8个人没有一个懂这个的,都是会画2d3d。一般的企业产品也无需用到这个,除非是行业大国企或者是大型外企,走标准,有流程,开发产品需要用到这个做分析,应该说是DFMA的一部分。

一般企业里面搞结构设计的基本上都是会画图,有过几年的产品经验,懂些模具和塑胶知识,懂得改良产品基本上就差不多了,真懂得有限元分析的不多,有也用不上。


四零大数


目前大四学生一枚,专业是机械设计制造及其自动化。

能够熟练运用NX(UG)软件进行三维,二维作业,能够做装配,能够定制图纸模板,定制重用库,会一些简单的逆向,会用NX软件做运动当真,现在正在学高级仿真,也就是有限元分析!不知道以后毕业能够找一个什么样的工作?欢迎朋友们下方评论


UG造型设计


严格讲结构设计和有限元分析是两个专业、两个领域。结构设计的基础是机械设计这类的专业,侧重于2维图纸,3维数模及数模装配,以设计外形和几何关系为主要工作内容。有限元分析的基础是计算力学,要求对复杂结构进行合理简化,选择适当的单元类型,模拟真实的载荷和约束条件进行计算,最后,还要判断计算结果的合理性。以考虑结构内部的应力分布和传力路线为主要工作内容,需要一定的力学基础。比较而言,结构设计好学一点,设计的结果直观可见;有限元要难一点,计算结果不容易验证,没有一定的理论基础可能不知道算出来的结果对不对。

之所以产生这样的疑问是由于CAD软件造成的。近年来,CAD类的软件比如Catia,Pro/E,UG,Solidworks等软件越来越大,涉及的领域越来越多,除了常见的结构设计之外,还有有限元模块。很多人觉得学会画图之后,很容易就能进入有限元模块开始分析,学习几个例子似乎就能做有限元分析了。其实这是一个误解,如果没有理论力学材料力学弹性力学基础,不知道单元类型的区别,不懂得受力分析,建议谨慎有限元分析模块。花花绿绿的云图很容易算出来,如果不能读懂云图背后的含义,不会解读计算结果,不能判断结果是否正确,使用有限元分析的意义不大。

学习有限元,建议有本科的力学基础,或研究生及以上学历。没有扎实的力学基础,不建议学习有限元分析,否则可能误人误已。一家之言仅供参考,不妥之处欢迎指正。


无怨生活


首先要先了解一下有限元,这个百度会有更详细的解答,这里我就不在赘述。有限元理论可以去看看,特别是各种流行的软件。在以后的设计过程中会很方便。有时候做物理样机周期长,费用高。这时候用一些比较方便的软件来模拟仿真,可以代替一部分实验。对设计还有很大的指导作用。当然搭建物理样机进行实验还是很有必要的,毕竟软件仿真并不能完全模拟实际情况。

软件好使用,关键是背后的理论比较难。遇到的工程问题如何建立模型,软件分析之后对于数据的分析等,都需要比较扎实的理论基础才行。

再者就是工作中能不能用到有限元,就拿我来说工作中要求效率,没有太多时间去细化分析计算,能粗暴就粗暴一点。或许您听过一个词"健壮设计"(手动尴尬)。但是能深入学习有限元还是很好的,毕竟这东西也不是人人都会的。

加油!!!


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