結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師到底該如何利用運(yùn)算機(jī)

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師到底該如何利用運(yùn)算機(jī)運(yùn)算機(jī)是知識(shí)、體會(huì)和思維的替代品?？v觀現(xiàn)今世界，這種超級(jí)令人不安的觀點(diǎn)正在結(jié)構(gòu)工程師中慢慢蔓延。人們似乎愈來愈情愿相信運(yùn)算機(jī)使他們能對(duì)工程作出正確的判定，而全然不去想一想，若是沒有運(yùn)算機(jī)一樣的工作需要哪些必要的知識(shí)和體會(huì)。按百分比計(jì)迅速增加的工程師相信，解決工程問題的專業(yè)知識(shí)確實(shí)是如何利用運(yùn)算機(jī)和運(yùn)算機(jī)本身的專業(yè)知識(shí)。在結(jié)構(gòu)工程界，把利用運(yùn)算機(jī)的能力當(dāng)做能勝任工作的證明，作為一種觀點(diǎn)正在象傳染病一樣處處蔓延。大量的結(jié)構(gòu)工程師確實(shí)相信，他們僅僅簡(jiǎn)單地依托運(yùn)算機(jī)就能夠夠“解決”工程問題了，而沒有熟悉到高質(zhì)量的工程只能是淵博的工程理論知識(shí)，大量的體會(huì)，和艱辛的腦力勞動(dòng)相

2、結(jié)合的產(chǎn)物。問題是過度強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化技術(shù)是以減弱實(shí)際知識(shí)為代價(jià)的，過度強(qiáng)調(diào)也演變成了不學(xué)習(xí)實(shí)際知識(shí)的借口。從教育和實(shí)踐兩方面來看，如此過度強(qiáng)調(diào)運(yùn)算機(jī)帶給朝氣蓬勃的年輕工程師們一個(gè)錯(cuò)誤的信息，工程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐確實(shí)是輕松地利用菜單和用運(yùn)算機(jī)生成五顏六色的圖畫。在工程設(shè)計(jì)環(huán)境中利用信息自動(dòng)化技術(shù)有很嚴(yán)峻的負(fù)面阻礙，信息自動(dòng)化技術(shù)象毒品一樣能輕易地誘使大腦相信其虛幻的平安性，知識(shí)性和能力。在這些自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)其真正的價(jià)值以前，設(shè)計(jì)工程師必需不依托運(yùn)算機(jī)，而用學(xué)識(shí)和體會(huì)去解決工程問題。超級(jí)不幸，咱們變得如此依托于運(yùn)算機(jī)，以至于正在迅速喪失不依托運(yùn)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算工作的技術(shù)。與那些只有依托運(yùn)算機(jī)才能“解決”工程

3、問題的人討論問題時(shí)，一個(gè)稱職的結(jié)構(gòu)工程師什么樣的痛楚和挫折沒有經(jīng)歷過？這些人（不要把他們跟真正的工程師混為一談）已再也不有能力，或從來沒學(xué)過,不依托運(yùn)算機(jī)解決工程問題。從根上他們不知道，運(yùn)算機(jī)不可能記錄有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技術(shù)。能夠如此以為，除具有快捷的計(jì)算速度之外，運(yùn)算機(jī)程序只是一些離散的知識(shí)。這些人沒有熟悉到，知識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了有限的運(yùn)算機(jī)指令所能編程的界限。真正的工程知識(shí)是體會(huì)，直覺，靈感，領(lǐng)會(huì)力，制造力，想象力和“認(rèn)知”的龐大綜合體，它超越了任何運(yùn)算機(jī)程序和程序員對(duì)結(jié)構(gòu)工程的“明白得”恰恰相反，這些人認(rèn)定世界是一個(gè)龐大的有限元模型，而運(yùn)算性能夠而且也應(yīng)該自動(dòng)地成立模型，進(jìn)行分析，

4、完成設(shè)計(jì)，打印出最終結(jié)果?！肮こ處煛蹦茏龅?，僅僅是區(qū)分規(guī)格和需求，給顧客開發(fā)票，牟取利潤(rùn)，而且迅速找到新項(xiàng)目。爾后，只有愈來愈少的工程師能獨(dú)立地（即不依托運(yùn)算機(jī)）找出結(jié)構(gòu)工程問題的正確解答，這種對(duì)運(yùn)算機(jī)的依托性將會(huì)帶來龐大的麻煩。隨著對(duì)運(yùn)算機(jī)的依托程度的不斷上升，誰(shuí)來解決工程問題？是那些沒有或只有很少的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)和實(shí)踐體會(huì)的程序員，或是有其他專業(yè)學(xué)位而不是結(jié)構(gòu)工程學(xué)位的程序員來做？運(yùn)算機(jī)此刻不是，也永久可不能是解決工程問題的源泉。只有合格的工程師才能正確地解決工程問題。若是結(jié)構(gòu)工程師們繼續(xù)制造如此的氣氛，在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中，第一靠運(yùn)算機(jī)，而不是靠有學(xué)識(shí)、有創(chuàng)新和有豐碩體會(huì)的結(jié)構(gòu)工程師本身，就能

5、夠夠解決大部份結(jié)構(gòu)工程問題，那他們確實(shí)是自欺欺人，也欺騙了他們的效勞對(duì)象。在今天的現(xiàn)實(shí)生活中，結(jié)構(gòu)工程師發(fā)覺了一種既超級(jí)有效又方便的方式去為顧客效勞，它不需要花費(fèi)大量的時(shí)刻和金錢去學(xué)習(xí)或明白得結(jié)構(gòu)工程模型，分析和設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。這種“方式”確實(shí)是運(yùn)算機(jī)。工程師們此刻的行為方式符合宇宙的自然規(guī)律，即用最低的能量消耗前進(jìn)。此刻，愈來愈多的結(jié)構(gòu)工程師對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的響應(yīng)確實(shí)是讓運(yùn)算機(jī)工作，同時(shí)讓自己再也不去費(fèi)心細(xì)節(jié)了。現(xiàn)代工程具有復(fù)雜的理論細(xì)節(jié)，依托運(yùn)算機(jī)的工程不能，全然不能，讓人們學(xué)習(xí)成心義的體會(huì)?，F(xiàn)代運(yùn)算機(jī)的運(yùn)算范圍和速度，太容易使工程設(shè)計(jì)變得毫無動(dòng)氣。試問，有誰(shuí)能抗擊興奮和擺脫的感覺一一不用太多的艱

6、辛就能夠求解成千上萬(wàn)個(gè)方程？又有誰(shuí)能抗擊誘惑一一讓自動(dòng)化技術(shù)來“解決”工程問題？真正的結(jié)構(gòu)工程師，不用運(yùn)算機(jī)就能夠工作的真正的結(jié)構(gòu)工程師就有如此的抗擊力。這些真正的工程師看到了實(shí)質(zhì)，運(yùn)算機(jī)是一種很不完善的工具，它只能處置大量信息。以光速執(zhí)行的指令大多是沒有體會(huì)的程序員編制的，它們的靠得住性值得疑心。在計(jì)算中，關(guān)于受動(dòng)力載荷的作用的曲殼結(jié)構(gòu)發(fā)生非彈性變形時(shí)，不正確的結(jié)果一樣能夠在屏幕顯示，它們的等應(yīng)力圖看上去也是如此這般地賞心悅目。如此下去，只要手上有運(yùn)算機(jī)軟件的利用說明，就能夠夠用運(yùn)算機(jī)取得結(jié)果了?；蚋奖悖恍柙趫D形用戶界面上選擇適合的菜單，就取得結(jié)果了。事實(shí)上，若是“靠彼此交談來探討如何分

7、析梁和柱，靠雙手找出閉合解”會(huì)更有利。或許有人推測(cè)，以上論調(diào)只能證明本文作者從全然上是反運(yùn)算機(jī)的，或是他沒有熟悉到現(xiàn)代信息技術(shù)美好的以后，或是他對(duì)那些在神奇的創(chuàng)意中利用這種技術(shù)的專家嗤之以鼻。但是，并非僅僅是如此。即便熟悉到運(yùn)算機(jī)的潛力，工程師也對(duì)危險(xiǎn)熟視無睹。結(jié)構(gòu)工程是對(duì)平安性吹毛求疵的職業(yè)。活著界各地，結(jié)構(gòu)的特性是由結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量決定的。由于在實(shí)踐中采納了運(yùn)算機(jī)，愈來愈多的結(jié)構(gòu)工程師正在制造以空想為基礎(chǔ)的信仰系統(tǒng)，正在進(jìn)展難以置信的危險(xiǎn)期望。隨著這一趨勢(shì)的延續(xù)，工程失效的要挾也會(huì)按指數(shù)形式增加。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子確實(shí)是世界各地愈來愈多的工程公司都期盼CAE/CACa件能將結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)程序完

8、全自動(dòng)化。此刻，愈來愈多的結(jié)構(gòu)工程師希望在解決問題時(shí)他們只需區(qū)分類型和條件，讓CAE/CAD程序自動(dòng)生成必要的數(shù)學(xué)模型，完成復(fù)雜而重復(fù)的分析和設(shè)計(jì)進(jìn)程。最后，由制圖工具完成生產(chǎn)圖和施工圖。在這種環(huán)境中，結(jié)構(gòu)工程師唯一的責(zé)任確實(shí)是明確所要解決的問題，然后評(píng)判最后的設(shè)計(jì)“結(jié)果”。這種設(shè)計(jì)方式注定是災(zāi)難性的。數(shù)不清的軟件開發(fā)商為知足市場(chǎng)的需求，不斷開發(fā)和推銷注明有各類用途的軟件。于是，不那么稱職的工程師就相信了廣告，即利用這種軟件只要投入很少的人力就能夠進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。軟件開發(fā)商常常被要求改良結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件，以利用戶在不詳細(xì)了解技術(shù)細(xì)節(jié)的情形下就能夠夠利用軟件。例如，這些用戶要求開發(fā)商制造出不用閱

9、讀利用手冊(cè)的環(huán)境。因?yàn)楦哔|(zhì)量的結(jié)構(gòu)工程軟件的用戶參考手冊(cè)包括軟件的技術(shù)細(xì)節(jié)，限制范圍，和計(jì)算所依據(jù)的理論和假設(shè)，結(jié)構(gòu)工程師們不肯意利用如此的高質(zhì)量軟件。現(xiàn)實(shí)是，結(jié)構(gòu)工程師們不希望了解細(xì)節(jié)。他們所希望又情愿購(gòu)買的是窗口界面，這種界面能讓他們處置信息見取得，然后把結(jié)果以彩色圖表形式展現(xiàn)。最好還有動(dòng)畫功能，還能夠用漂亮的圖表打印數(shù)值結(jié)果。而關(guān)于是不是能靠得住地檢測(cè)重特點(diǎn)值；或在用反映譜進(jìn)行分析時(shí)是不是用了足夠的模態(tài)；或非線性索單元的理論是不是正確；或分析結(jié)果對(duì)網(wǎng)格的形狀和單元的選擇是不是靈敏；或部份固定端剛度是不是確切等等方面，現(xiàn)在利用運(yùn)算機(jī)的工程師表示，他們幾乎不考慮這些細(xì)節(jié)問題。很多人以為他們沒

10、有時(shí)刻，或沒人付給他們費(fèi)用去關(guān)切細(xì)節(jié)。愈來愈多的結(jié)構(gòu)工程師都持如此的觀點(diǎn)。可是，他們確實(shí)相信，依托運(yùn)算機(jī)他們的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到顧客要求。什么緣故不能如此簡(jiǎn)單地相信？/！輸入數(shù)據(jù)，然后擊鍵，就有了結(jié)果。而且，這種方式幾乎沒有人力消耗。固然，運(yùn)算機(jī)技術(shù)本身并非壞。但是，問題的核心是結(jié)構(gòu)工程計(jì)算中運(yùn)算機(jī)的利用方式，和濫用運(yùn)算機(jī)不斷增加的趨勢(shì)。在道義上資深工程師和工程治理人員有義務(wù)專門強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐中知識(shí)，專業(yè)技術(shù)，和體會(huì)的重要性，而非運(yùn)算機(jī)利用者的“性別”。在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中，僅僅關(guān)切“如何”利用運(yùn)算機(jī)是不夠的，了解“什么緣故”如此設(shè)計(jì)才是關(guān)鍵。專業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師必需重視手工求解的原理，大體原那么和提煉模型，

11、識(shí)別計(jì)算結(jié)果中的錯(cuò)誤，解決問題的其他方式，判定計(jì)算結(jié)果的有效性。對(duì)運(yùn)算機(jī)要又敬又畏，對(duì)計(jì)算結(jié)果應(yīng)持批評(píng)態(tài)度，尊重工程實(shí)踐體會(huì)，通過工程實(shí)踐（而不是通過“世界的有限元分析”，或是靠過度的簡(jiǎn)化去知足那些不合格的結(jié)構(gòu)工程軟件的限制條件）學(xué)習(xí)工程。強(qiáng)調(diào)從那些資深的或更有體會(huì)的結(jié)構(gòu)工程師（即數(shù)量急劇減少，但仍記得不依托運(yùn)算機(jī)，如何解決工程問題的真正的工程師）那里學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程。只有通過訓(xùn)練專業(yè)工程師，而不是通過訓(xùn)練技術(shù)員（即運(yùn)算機(jī)操作員），結(jié)構(gòu)工程界將完全能擔(dān)負(fù)起效勞公共的責(zé)任和義務(wù)。到底該不該如此擔(dān)憂運(yùn)算機(jī)的不妥利用？擔(dān)憂那種怠惰？擔(dān)憂工程界默許這種危險(xiǎn)作法？盡管運(yùn)算機(jī)對(duì)人類有專門大的應(yīng)用價(jià)值，但如果是

12、結(jié)構(gòu)工程師們繼續(xù)象此刻如此破壞性地利用運(yùn)算機(jī)，這些價(jià)值就得不到實(shí)現(xiàn)。有什么方法才能使結(jié)構(gòu)工程界改變過度依托運(yùn)算機(jī)的情形？再也不濫用運(yùn)算機(jī)？這些都沒有簡(jiǎn)單的答案。但是，所有稱職的，體會(huì)豐碩的資深工程師都有機(jī)遇用危險(xiǎn)的運(yùn)算機(jī)這一思想去阻礙年輕人。一個(gè)真正的工程師所需要的是不依托運(yùn)算機(jī)解決工程問題的能力。常常疑心運(yùn)算機(jī)；在沒有深切的論證以前決不利用運(yùn)算機(jī)的結(jié)果。在被工程師證明正確之前，假設(shè)運(yùn)算機(jī)提供的結(jié)果是錯(cuò)誤的。在用運(yùn)算機(jī)求解之前，必需先“明白”答案。不崇拜運(yùn)算機(jī)，而崇尚知識(shí)和體會(huì)；提倡全面了解工程理論和實(shí)踐中的所有細(xì)節(jié)；幸免為那樣的雇主工作,他們僅有的學(xué)習(xí)機(jī)遇是通過運(yùn)算機(jī)學(xué)，而不是通過有實(shí)踐體會(huì)

13、的真正工程師的深切訓(xùn)練。運(yùn)算機(jī)不可能，而且永久不可能，成為人類知識(shí)，體會(huì)，遠(yuǎn)見，靈感，制造力，獨(dú)立思維，和自古以來的勤奮的替代品。盡管在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中運(yùn)算機(jī)是超級(jí)有價(jià)值的工具，可是結(jié)構(gòu)工程師必需熟悉到對(duì)工程學(xué)的細(xì)節(jié)（即原理，方式，標(biāo)準(zhǔn)，道德等等）的全面了解，比知道如何在運(yùn)算機(jī)屏幕上游逛不明白要重要多少。警告實(shí)際工程師，若是沒有運(yùn)算機(jī)他們的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)不足以勝任工作，他們也沒有資格利用運(yùn)算機(jī)（如假設(shè)不然，那不僅是不道德，而是犯法）。所有稱職的，體會(huì)豐碩的工程師都意識(shí)到，好的運(yùn)算機(jī)程序造就不出稱職的結(jié)構(gòu)工程師，而只有稱職的工程師才能利用好的運(yùn)算機(jī)程序?？杀氖牵M管上面的結(jié)論似乎是不言而喻的，但它

14、并非是今天運(yùn)算機(jī)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)。因此需要讓危險(xiǎn)曝光，并實(shí)現(xiàn)和完善愛惜方法。不幸的是，運(yùn)算機(jī)時(shí)期的現(xiàn)實(shí)是，所有（即無一例外）商業(yè)應(yīng)用的運(yùn)算機(jī)和運(yùn)算機(jī)軟件都受制于許多因素，這些因素在不同程度上阻礙了工程軟件作出結(jié)構(gòu)工程問題的正確解答的能力。更值得注意的是，當(dāng)不正確的結(jié)果產(chǎn)生時(shí)，它們通常并無“錯(cuò)”到當(dāng)即被識(shí)別出來的境界。更進(jìn)一步，有時(shí)結(jié)果有重大錯(cuò)誤，但如果是工程師對(duì)“正確”的結(jié)果是什么直覺也沒有（不管是因?yàn)闊o知，仍是缺乏體會(huì)），也就不可能意識(shí)到結(jié)果的錯(cuò)誤。運(yùn)算機(jī)的危險(xiǎn)在于，很多工程師假設(shè)（而且?guī)缀跛械墓こ處煷_實(shí)希望）運(yùn)算機(jī)老是產(chǎn)生“正確”的結(jié)果。如此的假設(shè)和希望常常會(huì)使工程師對(duì)潛在的和常常的錯(cuò)誤放松警

15、戒性和靈敏性！盡管對(duì)軟件的質(zhì)量和靠得住性存在著嚴(yán)峻的憂慮，但你會(huì)吃驚地發(fā)覺很多結(jié)構(gòu)工程師對(duì)這些憂慮表現(xiàn)得何等天真、無知或不負(fù)責(zé)任。這些天真、無知或不負(fù)責(zé)任在許多結(jié)構(gòu)工程師購(gòu)買和利用軟件時(shí)表現(xiàn)得最突出。例如，選擇結(jié)構(gòu)工程軟件的最大體標(biāo)準(zhǔn)包括：軟件廣告顯現(xiàn)的頻率；肆意宣揚(yáng)超凡技術(shù)能力的大幅精美廣告；低售價(jià)；用引人注目的可視性窗口菜單和生動(dòng)的界面形式來衡量的易用性；用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)自動(dòng)建模的簡(jiǎn)單性來衡量的易用性；只需很少或全然不用學(xué)習(xí)；簡(jiǎn)單的利用說明和手冊(cè)（一兩本利用說明就夠了，而9本10本利用說明簡(jiǎn)直是糟糕透頂！）；五彩繽紛的包裝。而下面的標(biāo)準(zhǔn)卻鮮見。例如，軟件開發(fā)者和其技術(shù)支持者的技術(shù)資質(zhì)證明；軟件質(zhì)量的保證；軟件開發(fā)商的質(zhì)量保證（QA,質(zhì)量操縱（Q。QA/QCS程的嚴(yán)格評(píng)判；軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評(píng)判；簡(jiǎn)單和復(fù)雜例題測(cè)試結(jié)果的嚴(yán)格評(píng)判及其與其他獨(dú)立求解結(jié)果的比較；通過專職技術(shù)核查員和體會(huì)豐碩的結(jié)構(gòu)工程師的一系列獨(dú)立和標(biāo)準(zhǔn)性核查制訂工程軟件國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并按一個(gè)或多個(gè)工程軟件國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)按期地對(duì)軟件進(jìn)行校核。在軟件的實(shí)際應(yīng)用方面，那些只有極少體會(huì)，極少學(xué)識(shí)，最年輕的結(jié)構(gòu)工程師被給予依托運(yùn)算機(jī)軟件來解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)問題的要緊責(zé)任。而那些體會(huì)豐碩的