怎樣開發一款有限元軟體，從哪些方面學習？

01-05

或者基於現有有限元軟體做進一步改進，我需要學習哪些內容？

關於語言的問題，補充一下

先前我不太推薦c++

主要因為複雜度高，對於開發人員要求較高。同時要求開發人員既是計算力學專家，又是c++高手，這對hr來說是艱巨的任務。

不過隨著技術發展，c++在一些領域有很強的優勢體現出來，那是非用不可了。

------------本人寫過cfd程序，雖然和fem不是一碼事，但是從計算力學求解器的角度看本質也差不多。

兩條路

1 從頭自己寫。

2 在開源庫基礎上開發。

前者適合快速實現功能，但是如果經驗不足會花費很多時間修改重構。後者適合你有足夠的時間嘗試和學習，因為那麼多開源庫並非都名符其實，或者適合你的需要。

對於從頭開發，我的經驗是：

1 循序漸進，先考慮串列單塊。設計好松耦合的模塊：幾何處理，邊界條件，單元內rhs和lhs構造，全局lhs構造，線性方程組求解.... 同時設計好層次結構，形成高層模塊基於低層模塊的結構。單塊串列的設計非常基礎也非常重要。在這個階段設計決定了整體設計的好壞。而且一個簡單的單塊版本適合於一些新方法和新思路的快速嘗試。

2 構造較為獨立的並行框架，結合第一步的單塊求解器，形成另一個獨立的並行求解器。

3 基於各個模塊，可以採用python腳本編寫高層次邏輯，實現靈活的定製應用開發。這似乎可以成為一種DSL了，不過這並不是必須的。

4 充分利用現有的基礎庫，線性代數方面有blas/lapack，petsc，superlu等，輸入輸出方面有xml，json以及hdf5或者cgns，分區方面有metis，還有日誌、trace等等

5 版本控制是必須的，git目前是標準了，svn也不錯

6 前處理我沒有搞過，都是用現有的工具生成的網格；後處理也是如此。

7 準備幾個常用測試算例，每次修改後都必須通過全部測試。

8 語言的選擇。這個最容易引起爭議，因為這是最容易噴的話題。我的建議是fortran95或者c這樣成熟且簡單的語言，而不是fortran2003和c++這種新的還未成熟穩定或者複雜容易出錯的語言。

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補充

文檔工作也非常重要，推薦doxy工具，直接從代碼生成文檔。

開發一款有限元軟體基於兩個方面。

首先，需要具備專業的有限元知識與理論，就是我們所說的演算法思想。比如理解位移法，薄板理論，梁理論，等等。當然，也可以在想編寫的軟體內加入最新研究成果，比如界面粘結等先進理論等等，成為國內首創應用軟體，就更具有誘惑力~~
然後，你需要具備一門或一門以上的程序設計語言。傳統的有限元程序採用的是面向過程的Fortran程序，當然，近年來面向對象的C++語言更多的應用於有限元軟體設計內。當然，如果你對其他程序語言感興趣，比如C語言，Java都可以編寫出優秀的應用軟體。甚至你完全可以基於JavaEE用Android開發出相應的有限元軟體。

軟體的開發最主要的在於演算法的思想，其次，在於界面的顯示。對於日臻成熟的演算法思想下，現今都在比拼界面的優化。提倡界面的簡潔，易用性。

題主還說對於目前的某些有限元軟體如何做進一步的改進，一般而言是以插件的形式改進。比如我們可以用Python語言作為ABAQUS軟體的擴展，用Fortran作為ANSYS的擴展，可以用lisp語言開發AutoCAD(非有限元軟體)。

題主，只要你有想法，多鑽研，肯定能有相應的解決方法的，一定會乘風破浪會有時的！

先用 PYTHON 寫點基本模塊 CLASS, 比較好玩兒. 過半年一年, 如果真的上癮入迷, 並且有時間, 能保證不上網不來知乎, 就進入狀態了.

要寫時間積分顯式格式, 寫結構非線性, 然後材料非線性. 寫准靜態, 然後寫動態. 寫接觸問題, 流固耦合, 電磁與流固耦合, 燃爆與流固熱耦合.

這些東西網上(如果,,,)很充足. 要一點一點來. 英文是必須的.

這是一項非常複雜的工程。。。

如果你想做成像ANSYS/ABAQUS那樣的軟體，那麼憑一個人的能力基本不可能；即使是3d3s這樣的優秀國產軟體，背後也是一個公司在支撐。

但是，國內確實有幾乎憑個人能力就做成的軟體，那就是 MSTCAD。雖然有些功能不太完善，但確實是國內空間網格結構設計的優秀專業軟體。

好吧，這是一個廣告貼，哈哈

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如果真要個人開發軟體的話，那麼再說一說：

軟體應該具備前處理、核心演算法模塊及後處理，並且易於擴展。

簡單的前處理包括讀入數據文件，複雜一點的前處理則包含顯示、交互建模、網格劃分功能，這些可以用OpenGL及開源程序庫實現，但要做到無所不包則不太可能。

核心演算法則與有限元相關，要盡量做到通用、可擴展，例如擴展材料庫、單元庫等等。

後處理包括結果文件輸出、位移雲圖／應力雲圖顯示、時程曲線顯示等等。

可以看出，要做好一個有限元軟體是十分費時費力的。

寫一個有限元求解器的程序相對容易，而做成一個完整的軟體很難

還有模型輸入，網格剖分，組裝矩陣，矩陣求解，輸出顯示。主要就這幾個部分吧。多少都接觸過。

在有限元行業十多年了，一直都有很多能人異士想開發通用有限元產品，只能說這是一個非常難的項目。我知道的一位好友開發了一款WELSIM軟體，還不錯。

關注

了解一下「有限元語言」

做什麼不好做有限元分析就算現有的很多有限元分析軟體有些方面是錯的或者做不到的

比如post-crack analysis 但是該用的還是會用那些而且人家算出來的東西95%都是對的

又易於操作你自己寫一個就算寫出來了也不如人家好用自己寫過幾個有限元程序光是

高級的mesh generation都不單單是你一個人能做到的

如果想改現有的程序那就簡單很多不過要學語句要學有限元的基本知識要學非線性材料

不過加個subroutine就行可行性比較高