结构工程师到底该如何利用计算机(1)(2)
2016-02-25 01:07
导读：现代工程具有复杂的理论细节，依靠计算机的工程不能，根本不能，让人们学习有意义的经验。现代计算机的运算范围和速度，太容易使工程设计变得毫无
现代工程具有复杂的理论细节，依靠计算机的工程不能，根本不能，让人们学习有意义的经验。现代计算机的运算范围和速度，太容易使工程设计变得毫无生气。试问，有谁能抵抗激动和解脱的感觉--不用太多的艰辛就能求解成千上万个方程？又有谁能抵抗诱惑--让自动化技术来“解决”工程问题？真正的结构工程师，不用计算机就能工作的真正的结构工程师就有这样的抵抗力。这些真正的工程师看到了实质，计算机是一种很不完善的工具，它只能处理大量信息。以光速执行的指令大多是没有经验的程序员编制的，它们的可靠性值得怀疑。在计算中，对于受动力载荷的作用的曲壳结构发生非弹性变形时，不正确的结果一样可以在屏幕显示，它们的等应力图看上去也是如此这般地赏心悦目。这样下去，只要手上有计算机软件的使用说明，就可以用计算机得到结果了。或者更方便，只需在图形用户界面上选择合适的菜单，就得到结果了。事实上，如果“靠相互交谈来探讨怎样分析梁和柱，靠双手找出闭合解”会更有利。
也许有人推测，以上论调只能证明本文作者从根本上是反计算机的，或是他没有认识到现代信息技术美好的未来，或是他对那些在神奇的创意中利用这种技术的专家不屑一顾。然而，并不仅仅是这样。即使认识到计算机的潜力，工程师也对危险熟视无睹。结构工程是对安全性吹毛求疵的职业。在世界各地，结构的特性是由结构工程设计的质量决定的。由于在实践中采用了计算机，越来越多的结构工程师正在制造以幻想为基础的信仰系统，正在发展难以置信的危险期望。随着这一趋势的延续，工程失效的威胁也会按指数形式增长。
一个简单的例子就是世界各地越来越多的工程公司都期盼CAE/CAD软件能将结构工程设计程序完全自动化。现在，越来越多的结构工程师希望在解决问题时他们只需区分类型和条件，让CAE/CAD程序自动生成必要的
数学模型，完成复杂而重复的分析和设计过程。最后，由制图工具完成生产图和施工图。在这种环境中，结构工程师唯一的责任就是明确所要解决的问题，然后评价最后的设计“结果”。这种设计方式注定是灾难性的。数不清的软件开发商为满足市场的需求，不断开发和推销注明有各种用途的软件。于是，不那么称职的工程师就相信了广告，即使用这种软件只要投入很少的人力就能进行工程设计。
（科教论文网 lw.nSeAc.com编辑发布）
软件开发商经常被要求改进结构分析和设计软件，以使用户在不详细了解技术细节的情况下就能够使用软件。例如，这些用户要求开发商创造出不用阅读使用手册的环境。因为高质量的结构工程软件的用户参考手册包括软件的技术细节，限制范围，以及计算所依据的理论和假设，结构工程师们不愿意使用这样的高质量软件。现实是，结构工程师们不希望了解细节。他们所希望又愿意购买的是窗口界面，这种界面能让他们处理信息见得到，然后把结果以彩色图表形式展示。最好还有动画功能，还可以用漂亮的图表打印数值结果。而对于是否能可靠地检测重特征值；或在用反映谱进行分析时是否用了足够的模态；或非线性索单元的理论是否正确；或分析结果对网格的形状和单元的选择是否敏感；或部分固定端刚度是否确切等等方面，如今使用计算机的工程师表示，他们几乎不考虑这些细节问题。
不少人认为他们没有时间，或没人付给他们费用去关心细节。越来越多的结构工程师都持这样的看法。但是，他们确实相信，依靠计算机他们的设计能够达到顾客要求。为什么不能如此简单地相信???/!!!输入数据，然后击键，就有了结果。而且，这种方式几乎没有人力消耗。
当然，
计算机技术本身并不坏。然而，问题的核心是结构工程计算中计算机的使用方法，以及滥用计算机不断增加的趋势。在道义上资深工程师和工程管理人员有义务特别强调工程实践中知识，专业技能，以及经验的重要性，而非计算机使用者的“性别”。在结构工程实践中，仅仅关心“怎样”使用计算机是不够的，了解“为什么”这样设计才是关键。专业的结构工程师必须重视手工求解的原理，基本原则和提炼模型，识别计算结果中的错误，解决问题的其他方法，判断计算结果的有效性。对计算机要又敬又畏，对计算结果应持批评态度，尊重工程实践经验，通过工程实践（而不是通过“世界的有限元分析”，或是靠过分的简化去满足那些不合格的结构工程软件的限制条件）学习工程。强调从那些资深的或更有经验的结构工程师（即数量急剧减少，但仍记得不依赖计算机，怎样解决工程问题的真正的工程师）那里学习结构工程。只有通过训练专业工程师，而不是通过训练技术员（即计算机操作员），结构工程界将完全能担负起服务大众的责任和义务。
