為什么要開小青CAE公眾號呢？

原因一：“黑箱子”

隨著技術(shù)的發(fā)展，CAE分析軟件越來越平民化。商業(yè)軟件abaqus、ansys、MSC、Hypermesh等功能越來越強大，操作越來越傻瓜化。然而操作簡化的同時，這些商業(yè)軟件的內(nèi)部計算流程、所使用的基礎(chǔ)理論等也趨向于“黑箱子”。很多軟件使用者并不能判斷自己所計算的結(jié)果是否正確。這里舉一個簡單的例子，一懸臂梁，長50、高10、寬5，梁上表面施加均勻線荷載50，分別采用abaqus軟件中的8節(jié)點實體單元（C3D8R）、梁單元（B21）進行計算，計算結(jié)果如圖1.1所示。

（a）實體單元計算結(jié)果

（b）梁單元計算結(jié)果

圖1.1  懸臂梁Mises應(yīng)力云圖計算結(jié)果

對比圖1.1a、1.1b可以發(fā)現(xiàn)，同等網(wǎng)格尺寸劃分下（全局網(wǎng)格尺寸為10），實體單元內(nèi)的最大應(yīng)力為78，梁單元的最大應(yīng)力為615，相差近8倍。為什么計算結(jié)果差距如此之大呢？那個計算結(jié)果才是正確的呢？

原因二：科研需要

這要從我自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷說起。

本人本科專業(yè)工程力學(xué)，碩士研究生專業(yè)結(jié)構(gòu)工程，博士研究生專業(yè)結(jié)構(gòu)工程。本科期間主要課程有理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、振動力學(xué)、有限元；研究生期間主要課程有高等鋼結(jié)構(gòu)、高等混凝土結(jié)構(gòu)等；博士期間課程主要有斷裂力學(xué)；損傷力學(xué)；高等鋼結(jié)構(gòu)。可以看出，由于跨專業(yè)考研的原因，本應(yīng)博士期間主修的課程，我在本科期間就已經(jīng)學(xué)習(xí)了，看似是一種優(yōu)勢。力學(xué)出身的我本能的想把最新的力學(xué)研究成果應(yīng)用到土木上，以此為突破口完成博士課題，然后而過并沒有想象的那么簡單，甚至可以說是“到處是坑”！

坑一：商業(yè)軟件幾乎用不上，很多商業(yè)軟件宣傳的時候放大了它本身的功能，只有我們費盡心機的嘗試之后，才發(fā)現(xiàn)“臣妾做不到”。

坑二：二次開發(fā)也不是那么簡單，在不了解軟件運行機制、有限元基礎(chǔ)理論的前提下，開發(fā)新的單元或本構(gòu)關(guān)系并不容易，甚至走過千山萬水之后，才發(fā)現(xiàn)此路不通。

坑三：論文（SCI等高水平論文）描述的天花亂墜，可惜源程序不公開，奈何我等只能望洋興嘆！終于鼓起勇氣自己開發(fā)，卻發(fā)現(xiàn)該死的論文省略了太多關(guān)鍵點，重復(fù)出來真難！

總之是跌跌撞撞、左坑右坑，六個字——沒有基礎(chǔ)太難！

所以，我終于鼓起勇氣，編寫這本有限元教材，但限于作者水平有限，所有歡迎大家踴躍發(fā)言，我會根據(jù)我會根據(jù)大家的反饋反復(fù)修改本文。

原因三：待定

（歡迎大家踴躍發(fā)言）

綜上，就是所有開設(shè)小青CAE公眾號的原因了。

事情很簡單，帶著大家一起學(xué)有限元知識。當(dāng)然CAE不僅僅是有限元，不過我們在此先從有限元的學(xué)習(xí)做起。

孔子曰，學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。小青CAE致力于實際應(yīng)用，但必須兼顧基本理論的學(xué)習(xí)，從而讓大家全面認(rèn)識有限元，避免“黑箱子”現(xiàn)象出現(xiàn)。其次，為了滿足廣大科研人員的需要，我們在講解有限元基礎(chǔ)理論的同時，免費提供Python源碼，實現(xiàn)課程中所有的算例，供大家參考或批評指正。

孔子曰，三人行必有我?guī)熝桑瑩衿渖普叨鴱闹洳簧普叨闹１救怂接邢蓿蚁Ｍ蠹役x躍的參與修改本課程，及時的提出文中錯誤或不足之處。期待各路大神的加入，小青CAE QQ群號：517718332。

有限元的教材非常多！我們推薦使用O?ate, Eugenio的《Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics Volume 1: Basis and Solids》和《Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics 2》。這兩本書兼顧了有限基本理論的講解和程序開發(fā)的實現(xiàn)方法，對我們這種非計算力學(xué)出身的人員比較適用。大家可以在springer數(shù)據(jù)庫中下載到。

如果您是大神，或者想成為大神，也可以直接只使用有限元圣經(jīng)——Zienkiewicz教授的《The Finite Element Method: its Basis and Fundamentals》、《The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics》、《The Finite Element Method for Fluid Dynamics》。必須說明，能看懂這三本書也是我的夢想，我們會拼勁全力帶大家逐步走向這本“圣經(jīng)”。

第一件事兒：關(guān)注公眾號——小青CAE，加入QQ群：517718332。我們所有的課程都會在公眾號上發(fā)布，所有的算例Python源碼都會上傳至QQ群文件。

第二件事兒：如果英語好，那就下載教材吧！不建議看翻譯版的，原因是翻譯人員一般都不是專業(yè)人員。如果英語不好，也沒關(guān)系，可以看我們的推文。

第三件事兒：安裝Anconda、VSCode，安裝方法可以百度，不再累述。切記別忘了安裝在VTK、mayavi包，用于顯示計算結(jié)果。相關(guān)命令如下：

pip install vtk

pip install mayavi

第四件事兒：學(xué)習(xí)Python，因為我們所有的源碼都將以Python的形式給出，建議您系統(tǒng)的學(xué)習(xí)Python，尤其是從事科研工作的人。當(dāng)然，您也可以跟隨我們公眾號的Python模塊學(xué)習(xí)，我們會盡可能的將Python帶下神壇。

第五件事兒：多多轉(zhuǎn)發(fā)與分享，我們是一起學(xué)習(xí)，一起編寫這本教程。眾人拾柴火焰高，這部教程能發(fā)展成什么，與您息息相關(guān)。

一維軸向受力有限元單元，對應(yīng)于教材《Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics Volume 1: Basis and Solids》第2.1節(jié)~第2.4節(jié)。

注：相關(guān)資料可在QQ群文件中下載