其實四個軟體的學習資料相對都非常豐富,比其他小眾模擬軟體還是強了太多。記得筆者試著學Isight的時候,那市面上能找到的教材叫一個少,只有樹西前輩多年前出版的一本薄薄的書。最後還是啃著幫助文檔學下來的。雖然說理論上講軟體有幫助文檔就能入門,但是使用的人多,教程豐富還是會極大降低學習的難度。
講完了學習資料,我們就可以講上手的難度了。在筆者看來,一款優秀的軟體,要能夠很好的平衡「上手容易」和「功能強大」這兩個訴求。在上手難度方面,按我個人的看法排序是ANSYS Workbench&> Comsol &> ABAQUS &> Hyperworks。接下來仔細講講為什麼這麼排。
首先我感覺上手最簡單的是Workbench。因為用Workbench的話,丟一個靜力學分析項目進去,默認的材料結構鋼就放在那裡,每一步的操作也直觀的擺在上面,用戶只需要按部就班的定義材料、畫幾何、網格、邊界條件,然後點擊求解即可。Workbench為用戶設置了大量的默認選項,還自帶完善的幾何導入介面。初級用戶幾乎只需要導入模型,用默認設置劃分網格然後點幾下設置邊界條件,就可以一鍵求解出結果(管它結果合不合理呢)。如果導入的是裝配體,Workbench還能自動給你添加綁定接觸。至於一些稍微高級一點的設置和複雜的操作,比如修改單元類型和實常數、定義載荷步、網格劃分方式等等,Workbench也都有辦法實現,但作為初學者完全不需要考慮這些,你很快就可以得到漂亮的應力雲圖。雲圖誰不喜歡呢,這種迅速的即時反饋,最大程度上避免了勸退初學者。當然,工程上這樣得到的分析結果往往都是錯誤的。一次成功的有限元分析,必須要對材料、載荷、邊界條件、接觸關係和網格等各種因素進行審慎考量,還要對幾何進行適當的簡化。但這些對於入門用戶來說,都可以往後推一推。
排第二的就是Comsol了。把Comsol排在第二位,主要是因為它支持中文界面和Ribbon排列的菜單欄,以及它自帶的案例庫。其實很多用戶包括我一開始都覺得Comsol挺難學的,因為它把偏微分方程寫在界面上,很多工程師用戶脫離學校太久,某個物理場對應的控制方程只有模糊的印象,甚至可能上學的時候沒學過這門課,一看到方程裏一臉的倒三角nabla符號和偏微分、向量點積就害怕。但其實稍微深入瞭解一下就會發現Comsol真的是很人性化,它把控制方程和邊界條件都寫出來,對於稍有一點微分方程基礎的用戶來說,能夠很清楚直觀的理解這個邊界條件代表的含義,而不用去翻看幫助文檔查看它們的區別。而且Comsol和ANSYS Workbench一樣,都自帶了豐富的材料庫。如果你只想做初級的模擬,你也可以導入幾何然後自動進行網格劃分,簡單幾步就可以求解。
ABAQUS和Hyperworks排在第三第四位,主要是因為想用它們完成一次Hello World級別的有限元分析,需要的操作可能要比前面兩款軟體更多一些。ABAQUS的界面裏有很多選項,初學者很難逐一去了解它們的含義。雖然許多情況下ABAQUS也只需要用默認設置即可完成分析,但在選擇分析步、選擇單元和定義材料等操作的時候,小白用戶還是能從豐富的菜單項中窺見ABAQUS的強大。ABAQUS的界面可以使用Python進行二次開發,核心求解器也可以嵌入FORTRAN語言的子程序。如果想要用ABAQUS做參數化的話,可以用Python實現,或者結合使用SIMULIA套件裏的Isight工具。但總是不如Workbench和Comsol用起來那樣簡便。
最後是Hypermesh,由於它更多的被作為專業的前處理網格劃分工具,因此很多網路培訓裏上來不是帶你做一次分析,而是從劃分網格講起。Hypermesh的學習者可能看了好幾小時的視頻還是不能自己做出來一個簡單的模擬案例。而且Hyperworks自帶的結構求解器OptiStruct的輸入文件是基於和Nastran很相似的卡片格式,用Hypermesh提交求解的時候,很多求解器選項都沒有很好的圖形界面,需要在一堆卡片裏選擇。而Hypermesh的老界面動不動就給你一大堆的選項,那些按鈕讀完一遍都費勁,新人看著更是容易眼花繚亂不知所措。