此文寫於2019年7月26日，也就是筆者剛剛參加完ANYS+教育部仿真工程師認證考試(中級) 的第二天，就收到了官方通知-通過。當時興奮不已，便寫下了這些文字，希望我的備考經歷對後來者有些許幫助，如有不當，歡迎指正！
本人只是一名碩士，常年混跡在各大論壇，看了力學、動力學或者工程熱物理的知名高校博士的專業論文，誠惶誠恐，知道自己在工程領域的知識很匱乏。
我的專業是材料科學與工程，但我對有限元分析非常感興趣，從2017年開始，一直從事與有限元有關的工作，主要分析IMC材料（Inter metal composites）在高溫工況下的失效問題，我認為它在未來工程領域的地位無可取代。
一、我在ANSYS理論知識上的積累
第一次接觸ANSYS，是使用ANSYS軟件分析核電乏燃料運輸容器的熱膨脹和應力，主要服務於當時的項目標書，那時對ANSYS軟件操作和理解非常有限。後來在一家美企分析了IMC材料在通電高溫工況下的溫度分佈，熱應力和金屬液體飛濺等失效問題，邊分析邊學習，邊學習邊分析，中間經歷了很多痛苦的歷程。
雖然我學過材料力學，但是用得少，很多知識點都模糊了，有時候覺得這裡面知識點很多，不知道從哪裡抓起，所以我覺得不管如何先熟悉軟件，學習軟件每一個板塊的基本操作和案例分析。
這時候我看了兩本書《有限單元法-ANSYS理論與應用》和《ANSYS13.0 workbench數值模擬技術》，我覺得很適合作為初級選手的入門書。
還有一點我是從Workbench入門的，並不是APDL，所以對Workbench裡面的操作我掌握是比較熟練的，這兩本書中《ANSYS13.0 Workbench數值模擬技術》全方位介紹了ANSYS Workbench從design modeler建模到常用板塊分析，適合掃略盲點，全面認識ANSYS Workbench，其中裡面還有些對比案例，非常不錯。
看完這本書後可以去看看《有限單元法-ANSYS理論與應用》，這本書詳細通過APDL界面介紹了ANSYS包含的單元類型和算法，從理論上認識ANSYS計算邏輯和思路，說白了無論是學習Workbench還是APDL，最終還是迴歸到APDL，因為APDL mechanical是ANSYS的核心，到什麼時候都不會變。
有時候你會發現，即使你把書本看了一遍，也操作了某些案例，但是具體遇到一些案例時還是不知道如何分析，我也遇到了這個情況。
通常我會請教相關領域的大牛，例如我就買了很多仿真秀平臺-張老師的課程，通過視頻學習不僅能夠快速地掌握軟件中的操作要點（注意事項），而且藉助實際的模型案例進行演示和練習，非常直觀！
不用在碰到問題時候去翻網頁翻書，而且你也不知道你現在做的是不是有問題？真心覺得：有一個人指導真的是能夠很大程度上提高學習的效率，所以視頻教學是提高學習效率一種重要方式。有人把所有的問題點和所有容易犯的錯誤都給你總結好了，這比你自己碰到問題，回過頭更改要好十倍百倍，所以我認為軟件學習就是自學加上一個好老師。
有些同學一遇到問題就去問老師，或者在微信群直接@某某人，其實老師們（大佬）很不喜歡這種行為，甚至引發激烈的爭吵，這樣的情況屢見不鮮。其實，自己都沒有好好思考過怎麼能夠真正解決問題。
當然，還有些同學把學習的責任全部都放在老師這裡，老師講完了沒有理解就覺得老師講的不好，這樣評價很不客觀。作為學習者，應該多加獨立思考和實踐，外加老師的指導肯定有一個不錯的效果。
在經歷過一定時間後的學習和練習後，我對ANSYS的認識逐漸清晰。但是問題來了，學習ANSYS的理論知識，更多的時候停留在記憶概念上，因為ANSYS提出的理論都是特別抽象的數學概念，相信按照中國的教育理念，很多人都把高等數學和線性代數忘記得差不多了，有些人會覺得這個掌握了也沒用，太抽象，而且只要會軟件操作就行了。
但是我覺得很有必要去掌握的這些理論。《有限單元法》或者《彈性力學》，非常晦澀難懂，但是有益，如果理解不了可以慢慢看，如果想成為這個領域的高手，這個必須要掌握，另外我在碩士研究生期間學過《計算數學》，我覺得也是很有幫助的，總之ANSYS是一個集成材料力學、彈性力學、算法和有限元等多學科知識的一個工具。
二、ANSYS仿真工程師（中級）考試準備
今年3月，通過ANSYS官方推文，瞭解到ANSYS正在與教育部/工信部開展仿真創新工程師認證。ANSYS仿真工程師考試認證有兩個級別，分別是中級和初級。由於我有相應的工作經驗，就直接報考中級。有同學諮詢我，ANSYS的這個證有啥用？我只能說有這樣的疑問不如不要報考了。其實很多事情有用無用取決你自己而不是外界因素。ANSYS中級考試複習要緊密聯繫ANSYS中級考試大綱，我認為這個考試大綱把主要的內容已經概括得非常全面，甚至作為初學者都可以把這個當做學習大綱。我根據自己的學習體會認為目前ANSYS mechanical板塊可以分成以下：
靜力學分析：
- 實體、杆、殼和梁（注意這些單元的數學含義）靜力學分析和含義
- 接觸分析（包含裝配體分析和非線性接觸，不同類型單元的接觸分析，這裡面甚至包含鋼混結構等複雜的非線性分析）
- 靜力學屈曲分析（主要是易失穩結構的線性和非線性屈曲分析）
- 斷裂力學分析
- 靜力學和流體力學的耦合分析
- 熱應力分析
- 蠕變分析
- 疲勞分析
- 不同本構模型材料的非線性分析
- 動力學分析：
- ① 單部件或者裝配體的模態分析（幹模態和溼模態分析）
- ② 瞬態動力學分析（直接解二元齊次方程計算）
- ③ 模態計算+瞬態動力學計算（模態疊加法）
- ④ 諧響應計算
- ⑤ 響應譜分析
- ⑥ 隨機振動分析
- ⑦ 隨機振動分析+疲勞計算
以上是根據長時間學習加上操作練習總結的目前ANSYS mechanical中static structure和transient structure能做的事情。
三、根據中級考試大綱，我認為1、可以先進行材料力學和彈性力學複習，相信大多數人都學過材料力學，材料力學主要是將力學概念從簡入繁，系統梳理力學知識點，但是材料力學在實體單元的複雜應力計算是比較薄弱的，所以彈性力學是從基礎數學概念出發，通過解方程來實現對複雜應力條件下的應力求解。這裡材料力學的知識點就不贅述了，大家很熟悉，彈性力學的精髓應該就是彈性力學的假設條件，以及基於這些假設條件給出來的方程，這些方程可以封閉並進行求解。
有限單元法的概念在《有限單元法》這本書中有提到，如果不能理解四面體的可以用三角形常應變單元去試著計算，這裡最重要的概念之一是形函數，可以自行推導形函數的表達式，這樣就瞭解了整個單元內的解和單元節點的解是什麼樣的關係，進而就可以理解單元剛度矩陣的意義。這裡考試中遇到的題目有：提高壓桿穩定性的措施，四種強度理論，蠕變和應力鬆弛的影響因素，形函數的意義，單元剛度矩陣的特點，這是我遇到的，不排除有其他考點，因為這裡是個題庫。
如果知識點複習完了，就可以在軟件上多進行操作了，使得知識點和軟件相結合，這樣也利於軟件上面知識點的複習。結合理論知識對ANSYS mechanical複習
- 網格劃分：mesh網格劃分方法，網格質量檢測標準（網上資料很多）
- 分析過程：一定要理解ANSYS中每個單元的含義，包含實體、板殼、梁、質量點和彈簧，甚至包含運動副等概念，主要弄清每個單元的自由度和數學含義；
- 接觸計算的理論和每種接觸的含義（這個必考）；
- 理解子步和載荷步的含義，理解NR迭代法在非線性計算中的含義；
- 掌握靜力學環境下常用載荷和約束的含義，並結合聖維南原理去理解（有些人總是說應力偏大）；
- 四種強度理論的應用；
這裡我認為必考的考點，而且在上一次考試中出現的題目：
- 網格劃分方法函數的含義，網格質量評判標準（任意指標高低的影響）；
- 質量點MASS單元的特點等；
- 梁單元的類型，兩種梁單元的區別，殼單元的類型，兩種殼單元的區別；
- 接觸行為和某些接觸算法只能在哪些接觸類型中應用（必考）；
- 一定會考一個常用載荷的含義和定義哪些參量等。
2、動力學複習
動力學的基礎理論知識要比靜力學複雜一些，但是其在ANSYS workbench操作的難度是比較小的，也就是說我們理解了動力學的基礎理論，那麼再把它和軟件結合起來會發現容易許多。
首先是模態分析，模態分析就是理解有阻尼模態和無阻尼模態分析的區別，還有一個重點是根據模態分析，我們能得出來什麼樣的信息，這裡最重要的是固有頻率、模態振型、振型參與係數和有效質量係數。
模態理解後剩下的就好辦了，就是基於模態分析的結果來進行瞬態動力學、諧響應分析、響應譜分析和隨機振動分析。這裡可以通過很多渠道獲取這些分析背後計算的原理和要注意的細節問題。
同時《有限單元法》中也有關於求解動力學問題的方程的細節，感興趣的同學可以參考。在考試過程中出現的考點：
- 動力學方程的提出基於的原理；
- 時域分析和頻域分析的區分；
- 每種分析類型背後的算法；
- 簡諧振動的表示形式；
- 模態分析能夠得到什麼參數；
- 瞬態動力學問題用到的求解器；
- 瞬態動力學問題的時間選取原則等。
- 總之，動力學有很大一部分理解是基於靜力學，而且動力學比較更看重基礎理論，所以個人觀點在這塊應該注重理解理論知識。
3、前處理和後處理
前處理的考點是基於spaceclaim，大家不要忽視這個點，就考試而言這裡幾乎有十題的樣子，也沒有什麼太好的辦法，可以參考《ANSYS spaceclaim 直接建模指南與CAE前處理應用解析》這本書，大綱裡面也把考試的考點規定很清晰了，基本上能覆蓋所有的考點，可以邊看邊練習，但是考題大部分是多選，所以千萬不要漏選。
後處理就是有比如ANSYS能輸出什麼樣的結果這樣的考題，比如文本結果還是圖片，ANSYS後處理常用的命令流有哪些等等，這些可以在網上找一些資料配合自己經常使用的經驗總結出來即可。
4、傳熱學分析
傳熱學的內容並不多，大綱規定的比較清晰，按照上面規定的知識點複習即可，但是在考試中遇到的考題會比較集中在熱分析邊界條件的概念上。主要是對流邊界條件、熱輻射邊界條件和熱通量邊界條件能施加在點、線、面和體的哪幾種。
5、其他知識點
包含疲勞分析，斷裂力學分析和屈曲分析。疲勞分析本身也是ANSYS分析的一個重要分支，但是考試裡面主要考察對疲勞分析的認識和基於workbench的疲勞分析，考題不多，主要是高周疲勞和低周疲勞，疲勞分析的時候需要定義哪些參數；斷裂力學理論知識會考，主要是材料的裂紋有哪幾種，裂紋分析中半橢圓裂紋、任意裂紋和預應力裂紋分析針對的工況有哪些；屈曲分析，理解屈曲分析的過程，區分線性屈曲和非線性屈曲，其中有一道考題是說線性屈曲分析要定義材料的那些屬性。這些知識點佔比不多，但是也會有一兩道考題，所以不能把這些遺漏。
以下是我根據大綱做的筆記 
作者：黃祥，東北大學材料學碩士，曾參與核用材料研發和項目設計，而後在kennametal工作，做有限元分析工作，曾在沒有任何額外複習資料（題庫，視頻）的前提下，通過中級考試 。
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