Autodesk Simulation Mechanical簡介

Autodesk Simulation Mechanical 這一套軟體在 Autodesk 官網已經拿掉了，

以下的部分就留著當作參考。

Autodesk Simulation Mechanical是Autodesk於2008併購自Algor公司的同名軟體，
Algor這個軟體在台灣的知名度相較ANSYS、Abaqus、Nastran的知名度很低，
但是在中國大陸還算有蠻多使用者，不過主要多是在土木結構領域；
在以製造業為主的台灣相對地就沒沒無聞。

圖片來源：Autodesk Simulation Mechanical 2017 help 網頁

原本的Algor是以主程式加購不同模組進行銷售，
但是到了Autodesk之後，第一年先簡化成4個版本，
包括基礎的線性加上進階的非線性、熱流跟最高階全包的多重物理四個版本。

到了2010年併購CFDesign後，
就將原有Algor中的流場功能全部拿掉，
並簡化成只剩下Autodesk Simulation Mechanical一個產品，
並且還額外加入了之前的第三方軟體 "Fatigue Wizard"，
說實在的相較先前的Algor，價格幾乎相當於打了 2折。

到了2014年中買進NEi的Nastran求解器後，
甚至有一個隱藏版的Nastran求解功能，
就是買Autodesk Simulation Mechanical附贈Autodesk Nastran。

根據內部文件，Autodesk Simulation Mechanical未來會消失不見(據說在2018版)，
全部改為以Autodesk Nastran為主，
兩套軟體在定位跟功能上太接近了，
雖然在部分細節上與使用的求解器各有優缺點，
但是很明顯的是NASTRAN的知名度高很多，
因此Autodesk 選擇保留Nastran作為主要的高階結構分析軟體方案也不會令人意外。

稍微用過之前NEi Nastran Editor的使用者都很清楚，
Autodesk Nastran的前後處理器(Nastran Editor)實在有夠難用，
如果拿出來展示給機械工程師看，大概就可以直接淘汰掉不用考慮，
所以兩個軟體如何去蕪存菁進行整合頗令人期待。

2017/2更新：
根據Autodesk傳給經銷商的文件，
Autodesk Simulation Mechanical 確定沒有2018版，
改以Autodesk Nastran取代，希望有保留MES的功能跟操作介面的親和性。

2017/5更新：
最近上網看了一下Autodesk官網，
Autodesk Simulation有出2018版給原客戶升級，但是不賣新版本；
至於Autodesk Nastran，
看來目前並沒有任何跟原有Autodesk Simulation Mechanical功能進行整合，
到是有把在Inventor.應力分析的Shape Generator的拓僕最佳化功能放進去。

聽說另外一個計劃是Autodesk將以目前的SimStudio作為旗下所有CAE軟體的共同介面，
並作為所有不同功能整合的主要介面，這也是令人期待的。

傷腦筋的是又要學新的介面，新的介面基本上就是以Inventor Fusion的基礎的CAE版；
而且會把Inventor Fusion的參數/無參數編修幾何功能納入作為幾何處理的工具；
扯得有點太遠，一切要等FY2018版出來會比較清楚。

回過頭來看Autodesk Simulation Mechanical這一個即將在明年(2017/4)消失不見的軟體能夠作什麼?

如果從開啟分析功能選項(Analysis Type)來看，分析類型分成以下四大項：

Linear Analysis：線性分析，子分類又可以分成以下8項

1. Static Stress with Linear Material Models
2. Natural Frequency - Modal
3. Transient Stress
4. Response Spectrum
5. Random Vibration
6. Frequency Response
7. Critical Buckling Load
8. Dynamic Design Analysis Method - DDAM

其中第1項是最常作的一般結構靜力分析，
只要材料性質是線性的(楊氏係數是固定值)，
不管材料是一般鋼材或是複合材料、壓電材料，
都是在這一項裡面作相關變形量、應力值、熱變形、熱應力的模擬計算。

第2~6、8項都是跟振動或動態(Dynamics)有關，基本上都要先進行過第2項的模態分析(Modal)找出結構的自然頻率與對應的振型。第7項是模擬計算臨界挫曲負載係數。

Nonlinear Analysis：非線性分析

1. MES - Nonlinear Structural
2. Natural Frequency - Modal with Nonlinear Material Models

Nonlinear Analysis中的MES算是Autodesk Simulation Mechanical的強項，
可以模擬計算靜態與動態的應力與變形，
重點在設定的方式非常簡單，
當然有一些會影響到收斂與計算準確性的細節重點要注意；
國防大學有一位鄧教授在這個領域非常厲害，作過不少很有趣的案例。
至於第2項就是計算非線性材料的模態分析。

下圖範例是先前在對客戶介紹Autodesk Simulation Mechanical很喜歡用的一個動畫，
這個動畫對機械業者來說，
運動機構瞬間停止後的晃動變形是個很重要但是很多時候又避著眼睛忽略的狀況：

Thermal Analysis：熱分析

1. Steady-state Heat Transfer
2. Transient Heat Transfer

主要就是作穩態與暫態的熱傳分析，可以作熱傳導、設定熱對流係數與設定輻射係數跟接觸熱阻來模擬溫度分布狀況。

Electrostatic Analysis：靜態電分析

1. Electrostatic Current and Voltage
2. Electrostatic Field Strength and Voltage

功能很簡單，
主要就是計算靜態下，給定電壓計算元件上的電流分布、空間中的電場分布，
在有關電性模擬的領域中算是蠻陽春的。

以下的連結因為產品已從 Autodesk 官網下架而無效。

有關的說明、圖片、影片可以參考官網：Autodesk Simulation Mechanical
軟體的線上操作說明

驗證範例與說明：
2016驗證範例說明
驗證範例檔案

Autodesk CFD簡介

Autodesk CFD是併購自Blueridge的CFDesign(2010)，名稱變化從CFDesign(~2010)到Autodesk Simulation CFD(2011~2015)到Autodesk CFD(2016~)。

相較於其他知名的CFD軟體，CFDesign一開始走的方向主要在工程師的操作性，考慮到的是工程師經常使用的功能，例如：

跟CAD的連結

1. 幾何載入的能力：使用有限元素法與四面體元素，可以將圓弧、曲面的幾何轉換到CAE模型資料。
2. 原有CAD模型檔的連結更新
3. 載入CAD模型檔的元件名稱並可以設定規則自動套用到材質、邊界條件等
4. 可以設定模板套用到經常使用的產品類型模擬分析專案

簡化繁瑣的操作設定與提供較為人性化的使用介面

1. 相對高階CFD簡易而且符合Windows Based CAD操作習慣的設定過程，包括從材料、邊界條件與網格等設定
2. 相對多的預設分析設定條件以利於一般簡單應用可以快速完成分析
3. 方便的不同方案與幾何模型模擬結果比較功能

多樣但相對淺顯易懂的分析功能

1. 提供穩態、暫態的熱傳、流場、熱流模擬功能
2. 提供環境與體對體輻射模擬功能
3. 提供動態流場模擬功能，包括適用於旋轉機械的旋轉流場模擬
4. 提供多種計算結果的進階資料，例如煙霧擴散等

方便操作的後處理功能

1. 可以輕鬆建立剖面與顯示剖面上的數值、向量、路徑資料數值圖表等
2. 等位面表示
3. 點、面、元件結果數值顯示
4. 多種流跡線靜態與動態效果展示
5. 動畫製作
6. 輸出互動式結果供免費Viewer檢視，或透過Autodesk雲端平台使用支援HTML5語言瀏覽器檢視
7. 對稱模型結果顯示

相對的也有一些缺點，例如因為使用有限元素法，會造成計算量增加與收斂速度較慢，所幸現在電腦能力越來越強，也支援多台電腦進行平行運算，計算速度慢這個問題還算可以接受。

另外為了簡化設定與操作，在功能細節上的提供相較知名CFD軟體有所不足，像燃燒、二流體混合、壓縮熱等模擬就不能作。

基本上若是一般電子散熱需求應該都沒有問題；
雖然有支援高黏度、非牛頓流體、狹縫等問題模擬功能，但是計算能力與模擬準確性不是很好，幾個模擬案已經請ADSK原廠技術經理協助，但模擬結果還是無法讓使用者接受；
不過對非研究所熱流組相關背景的工程師(例如像我)來說，這算是一套易學易用的CFD軟體，
藉著學跟支援這套軟體，重新溫習的一些熱傳、流體力學的知識也不錯，
相對一般純機構工程師這方面的知識在某些領域絕對有加分的作用，
有興趣的可以試試。



更多的介紹請參考官網介紹：Autodesk CFD
依據所能夠進行的模擬分析功能目前(2023)分成兩個版本，Premium跟Ultimate，參考官網Autodesk CFD比較

圖片來源：Autodesk官網

Nastran In-CAD的元素簡介

Nastran In-CAD中的元素可以依維度分為以下三種:

1D的樑、柱

例如如下圖示有固定斷面形狀的結構體，可以找出斷面的形狀中心並且形成一條通過整段結構的中心軸，斷面形狀則包括面積 、二次慣性矩以及極性慣性矩，分別可以用來計算軸向拉壓與側向彎曲及扭轉的變形跟應力

當結構可以以中心軸跟斷面性質來代替時，結構體就可以改用以下圖示的A到B線條來代替:

這種樑元素兩個端點上都具備有6個自由度可以用來計算變形與傳遞力量。

如此一來就可以大幅簡化模擬分析所需要的實體元素數量(節省記憶體與計算時間)

在以樑柱結構為主的土木建築經常會使用這種元素來進行模擬

2D的薄殼

類似的情況也可以同樣是用在具備等厚度的殼狀結構，通常會取結構的中間面並定義厚度，有三邊形跟四邊形兩種形狀，如下圖示:

兩種都另外有二階元素可以提供具有曲度的幾何更精確的計算

3D的實體

最後是可以用在沒有特定厚度或斷面形狀的一般立體結構件的四面體立體元素，如下圖示 :

也是有二階元素可以選擇，如下圖示 :

四面體元素在節點上只有平移的自由度，在使用上如果有接到1D或2D元素時要小心。

三種不同元素的使用上各有其特性要注意，用的好，計算速度快又可以兼顧準確性。

相關圖片來自Autodesk Nastran In-CAD說明網頁

動力學模擬座標系

在進行最基本的零件設計時，

瀏覽器中可以看到一個“原點”，

展開後可看到有三個平面、三個軸與一個原點，

預設是不顯示的，

如果將其顯示出來，搭配系統的XYZ(紅藍綠箭頭)就可以看到熟悉的直角座標基準平面、軸、點的位置，

這是屬於零件中的最基本參考座標。

同樣在組合環境中中也會有一個基本的座標系統，

相對各別零件座標系統屬於組合中的整體座標系統(global)。

以上是進行設計時會用到的座標系統，

因為習慣上出圖時會另外標註基準邊，

多數時候是可以不用管這些座標系統的，

當然最好養成習慣在設計時就會直接拿這些座標系統基準來用，

將幾何的參考基準直接設在零件座標系統基準上。

那這跟動力學模擬有什麼關係？

在動力學模擬中主要處理的是自由度的設定與計算，

看的是自由度的計算結果數值；

這些都是在描述移動元件自由度的參考座標系統原點與相對不動的參考座標系統的隨時間變化關係，

所以必需要瞭解自由度的座標系統定義才能進行設定與解讀計算結果，

否則會很難進行設定與看懂計算結果。

舉例來說，推車在房間中移動，要描述推車的動態可以先設定房間的一個基準參考點，並指定XYZ的方向，另外再設定推車正中央為推車的座標原點，長邊為X軸方向，這樣就可以用描述推車座標在房間座標的狀況來表示推車在房間中的位置跟推車的方向。

假設推車在房間的（100，100，0）位置往（200，100，0）位置移動，長邊方向從指向房間的X方向轉到Y方向，四輪平貼房間地面，類似的描述再加上時間就可以描述運動狀態，再加上重力加速度值跟推車質量與時間就可以描述推車對房間原點的作用力與作用力矩變動狀況。

因此兩個元件之間的自由度需要一個不動的參考座標系統作為參考點，一個移動元件上的座標系統用來描述與不動參考座標系統的相對位置與本身的方向（姿勢）。

動力學模擬如何指定這兩個座標系統？
自動指定：
當切換使用環境從組合到動力學模擬時，程式會自動判斷約束條件決定應該保留的自由度，接下來會根據約束條件所指定的幾何放置參考原點，但是這個部分的程式邏輯規則不明，因此經常會出現動件跟不動件相反，座標原點位置與方向不如預期，必須要手動編輯修正調整。

手動指定：
如果將自動轉換功能關閉，使用者可以自行指定自由度與參考座標軸的幾何位置，但是如果元件數量多的話，這個設定工作會變成很龐大。

從2014版開始，組合設計的約束條件之外多了一個接頭條件可以用來限制元件的位置與指定留下的自由度，可以自動在進入動力學模擬時將接頭條件帶進動力學模擬，就比較沒有轉換錯誤的問題。

動力學模擬的自由度

一般習慣上我們多會用直角座標系(X,Y,Z)來描述物件在空間中的自由度，包括有三個平移方向跟三個旋轉方向總共六個自由度。

我們在組合環境中進行設計時，加上的約束條件主要目的就是在限制元件的某些自由度，例如面的齊平或貼合可以限制住一個平移跟兩個旋轉自由度，所以當由組合設計環境轉換到動力學模擬中時，機構就剩下兩個平移加一個旋轉的自由度。

針對每個自由度，動力學模擬中有三個頁籤進行可以設定
第一個頁籤是初始狀態，包括有初始位置、初始速度，上下極限位置與碰到上下極限時的彈簧係數跟阻尼係數可以設定。
第二個頁籤是連結作用力，這個作用力是跟自由度方向平行的作用力，包含四種力量：一般作用力、阻尼作用力、彈簧作用力跟乾摩擦作用力。
相對連結作用力，另外有一個外部作用力可以指定在任意方向在任意幾何點或面上，可以產生不同的作用。
第三個頁籤是強制運動，可以指定位置、速度或加速度的時序關係，只要設定其中一項，另外兩項會自動微分或積分計算出來。

在一般的自由度中大概必需要設定的是第二個頁籤連結作用力，尤其是摩擦，有相對運動就幾乎一定有摩擦，差別只是大跟小；若是高速運動或在液體中運動，阻尼係數就會有很重要的影響。

針對旋轉自由度單位會改變成對應的角度、力矩等。

組合機構設計中的重點就是要給予正確的約束，以留下正確的自由度。

重點：每一個元件*1最多有6個自由度，包括3個平移與3個旋轉，最少0個(不會動)。

註1：在Inventor中1個元件可能是單一零件，或由多個零件組裝而成的組合件。

未知力

一個可以運動的機構，當受到一個外部作用力時會產生運動，最簡單的例子就是重力使自由落體往地心方向移動，那要阻止自由落體往下墜落移動所需要的力大小就是物體的重量，但是方向往上，“未知力”功能就是會幫助使用者計算阻止機構受力作用移動所需要的反作用力。
複雜的例子是多連桿機構與施加的固定大小的驅動力，例如驅動馬達的扭力; 目的是要計算某一連桿上特定位置阻止連桿移動所需要的力量，一般的應用包括剪床、沖床等。
這種應用在先前輔導過的客戶中已經被證明與交給學校推導計算結果完全相同，算是一個非常實用的有用功能。
以下就是一個有2K N-m驅動扭矩的七連桿機構，需要計算在沖頭位置當連桿轉動到不同角度位置時，阻止移動所需要力量的計算，相當於機構施加的下壓力量的反作用力，對工程師變更連桿長度或Joint位置後對下壓力量變化影響的評估很有幫助。

這個範例是當初某個客戶要求試作的範例修改而來，作成影片放在Youtube上，沒想到似乎還被不少網友引用，不過都沒有註明出處，或許以後應該要在影片標上一些版權訊息。

Autodesk Inventor Nastran (Nastran In-CAD) 簡介

2019/5 更新：

Autodesk 從 FY21 開始將 Nastran In CAD 名稱改為 Inventor Nastran。

發展與歷史

Autodesk Inventor Nastran (2019/4 前稱為 Nastran In CAD) 這個產品是Autodesk在 2014/5從NEi Software新買的一個CAE產品。
NEi Nastran的網站 今天2016/11/21已經連不上去，所以應該是賣給Autodesk後就淡出市場了。
這個軟體跟 msc Software的Nastran 算是系出同源，但是又不太一樣，
原因是在於Nastran當初的求解程式是從 1960 年代開始基於大型系統所撰寫而成，
而 NEi Software 的前身 Noran Engineering 公司是在1990年代根據新的 PC 系統架構將 NASTRAN修改重新編譯，後續再配合客戶需求進行不同的改造，
所以與目前的 msc Nastran 跟 Siemens NX Nastran 在2000年代初期分家的核心程式並不相同，但是許多基本功能是相同的。

Autodesk Inventor Nastran 的模擬分析功能

這套軟體雖然是整合在 Inventor 或 Solidworks (FY 2019前的版本) 的 CAE 軟體，
在功能上卻一點都不陽春，對於使用者來說，在學習上的負擔還蠻重的。

以下是從軟體模擬分析功能選單上可以找到的分析功能項目：

以 FY21 的版本，可以看到功能分成 5 群：

1.1. 線性靜力

1.2. 正規模態

1.3. 線性挫曲

1.4. 預應力靜態

1.5. 預應力正規模態

1.6. 非線性靜態

1.7. 非線性挫曲

2.1. 直接暫態響應

2.2. 模態暫態響應

2.3. 衝擊分析

2.4. 非線性暫態響應

2.5. 直接頻率響應

2.6. 模態頻率響應

2.7. 隨機響應

2.8. 衝擊/響應頻譜

3.1. 多軸向疲勞

3.2. 振動疲勞

4.1. 線性穩態熱傳遞

4.2. 非線性穩態熱傳遞

4.3. 非線性暫態熱傳遞

5.1. 顯式動力學

5.2. 顯式準靜態

比早期的版本(如下末表)多了 ：衝擊響應頻譜、顯式動力學、顯式準靜態。

總共22項，上面的名詞翻譯是原廠工程師翻的，
我先前有另外作過一版，應該會比較容易看得懂一點點，但是我也懶得再改了。
這些功能光是要分清楚每一項的應用特性就是件很頭大的事情，
所以功能上可是一點也不陽春。

這套軟體的主要客群還是鎖定原有使用 Inventor 應力分析的客戶，
因此在每次新版的功能上，都可以看到加進來跟Inventor與應力分析功能相容的項目，
希望能夠吸引到對Inventor應力分析功需求無法滿足的客戶，
當初我設定主要就是以下三種需求的客戶優先：

1. 進階的振動模擬，尤其是 Transient Response (暫態響應)，適合用在一些急停動作上的模擬計算
2. 疲勞壽命計算，需求很多，但是材料的 SN 或 EN Curve 取得是比較麻煩的事情，要先作至少 20~30 個測試樣品，在進行疲勞壽命試驗，很花時間跟金錢
3. 熱傳與熱膨脹、熱應力模擬，對使用溫度會超過 70 度的機構來說，如果尺寸不小，熱膨脹量變成是不可忽略的尺度，如果拘限住不變形，則會產生很大的熱應力

以上這三種問題，算是一般有機械結構產品的公司經常會碰到的問題，
都已經超過 Inventor 應力分析可以處理的範圍，
這時就必須考慮用到 Inventor Nastran 或更高等級的 CAE 軟體。

其他的功能坦白說就先不要管了，學會以上三個以後再說。

註：

1. 早期的功能有19項選擇。

1. 線性靜態
2. 正規模態
3. 線性挫曲
4. 預應力靜力
5. 預應力正則模態
6. 非線性靜力
7. 非線性挫曲
8. 直接暫態響應
9. 模態暫態響應
10. 衝擊分析
11. 非線性暫態響應
12. 直接頻率響應
13. 模態頻率響應
14. 隨機響應
15. 多軸向疲勞
16. 振動疲勞
17. 線性穩定狀態熱傳導
18. 非線性穩定狀態熱傳導
19. 非線性暫態熱傳導

Autodesk Inventor 動力學模擬簡介

Autodesk Inventor動力學模擬功能原來是法國Solid Dynamics公司開發在Inventor、Solidworks上的外掛程式，主要是用來進行剛體運動的模擬計算，在2005年被Autodesk併購，成為Autodesk Inventor專業版的功能。 在Inventor R9版正式放到Inventor Professional產品中。
從機械設計應用角度上，主要功能大概可以分為以下幾個方向：

1. 安排機構的時序動作
2. 計算機構動作在要求時序下所需要的驅動力/扭力
3. 計算機構在任何位置/角度保持靜平衡所需要的力量/力矩
4. 計算機構組成的受力狀態並可輸出到應力分析中作為負載條件計算應力與變形
5. 製作動畫並可輸出時序動作到Inventor Studio中作彩現動畫或圖片

應用上需要：
1. 2D或3D幾何模型
2. 自由度狀態設定
3. 各機構組成的連結設定
4. 強制運動條件設定(可選擇，不一定需要)
5. 作用力/力矩
6. 彈簧、阻尼、摩擦的設定

輸出結果：
1. 時序動作
2. 各自由度的位置、速度、加速度、受力/力矩、驅動力
3. 以上的時序圖表及後處理
4. 動畫

Autodesk官網有關Inventor動力學模擬的介紹網頁：Autodesk Inventor Dynamic Simulation

後續再陸續介紹相關的應用。

Inventor 應力分析最佳化 - 拓樸

在 FY2016 (2015年中)，Autodesk在Inventor上加了一個新功能，
叫做造型產生器(Shape Generator)，
這個功能只能應用在零件上，

圖片來源：Autodesk官網

不像參數最化可以用在組合件上，包括設定組合的約束條件參數作變化。

這個功能要在零件設計環境中，
直接從功能表中啟用，
基本上的步驟跟應力分析很類似，
設定材料、約束、負載、
接下來指定保留區域，

圖片來源：Autodesk官網

檢查網格，
再來就是執行模擬，確認結果是否是所要的，
如果OK，就可以將結果套用到零件設計中，
將低應力區域自動除料，
以達到減輕零件重量的目的。

這個功能對大量製造使用模具的塑膠件、板金件、鑄造件非常好用，
可以在設計時，省掉或去除不必要的材料。
但是對少量多樣化的零件(以切削加工為主)就不是那麼適合，
當然在為了性能考量要減重就另當別論，
因此對以機械業為主要客戶群的Inventor使用者來說，
這算是一個好用但是多數時候用不上的功能，
當然若熟悉軟體操作的工程師來說，
多多使用再來評估要不進行額外的切削加工也沒有損失，
甚至對於在工作表現上是加分的。

Inventor 應力分析最佳化簡介 - 參數化

Inventor是一個參數化軟體，
在設計過程中，不論是草圖的線條、特徵的相關尺寸都是參數，
這些參數基本上就是用來改變零件(甚至組件)的幾何尺寸，
當參數改變時，幾何尺寸就會跟著改變，
當幾何尺寸改變，材料相同時，等於就是結構強度會發生改變。

例如圓棒的半徑，
縮小就會造成可以承受的力量變小，原因是應力等於力量除以截面積，所以當截面積變小，同樣的力量應力會變大，
若材料強度相同，表示可以承受的最大力量變小。
因此在模擬過程中，
如果要同時進行設計的改變，就可以透過調整參數，
控制應力在一個可以承受的範圍內，並且使重量變輕，
這就是一種參數最佳化設計的簡單概念。

從FY10版開始，
最佳化設計的功能隨著應力分析版本更換為Plasso Tech核心後也被放到Inventor應力分析中，
讓工程師可以更快速地去了解不同尺寸對結構強度的影響。

要使用Inventor應力分析的步驟基本上很簡單，
大致可以分成以下幾個步驟：
1. 先完成一個基本的應力分析(或模態分析)，就是要有材料、約束、負載、網格等設定，最好先跑完一次分析確定條件沒有問題。
2. 將步驟1的分析複製一份，修改分析類型從"單點"改為"參數式研究"
3. 選擇可以變化的參數，建議一次不要超過3個以上，變化可能性跟參數數量的次方成正比，例如三個參數，每個參數有5種變化，那總共有5的3次方(=125)種可能，所以參數數量越多，計算的時間會越久，建議一次不要超過3個以上，可以分次作；如果電腦很好(速度快、記憶體大 、儲存空間大)就可以硬幹試試看。
4. 設定每一個選擇的參數的變化，例如板厚0.8, 1.0,1.2,1.5等，或者是內圓角從3到10mm有8個值等等
5. 選擇設計目標，例如質量、變形、應力等，並設定設計目標為最小值或給上、下極限值或落於某個範圍值，可以指定在特定幾何上。
6. 執行模擬計算並檢查參數值與設計目標變化的關係，有數值表折線圖可以看，若設計目標含最小質量，也會自動跳到符合設計目標的該組參數上。

材料硬度與機械性質(降伏強度)的關係

先前有客戶問過一個功能 :
Solidworks Simulation只需要有材質硬度就可以作模擬，
Inventor或Simulation Mechanical可不可以?

客戶這樣問是有道理的，
因為要進行硬度試驗只需要非常簡單的儀器工具跟很短的時間就可以知道結果，
所以如果可以從硬度值換算模擬分析所需要的機械性質就很方便。

第一次接觸到這個問題時，
坦白說有點難以理解，
在第一時間反應不過來，只能跟客戶說我查查看。

久沒用英文，查資料都會先用繁體中文關鍵字查資料，
很不幸，沒能找到我覺得有道理的資料，
接下來用英文查了一些資料，也沒看到滿意的，
深深覺得自己還有非常多不懂的東西，以前念書不知道在念什麼!?

但是那一段時間也不是全然沒有收穫，
至少強迫自己去思考了微觀的材料結構與機械性質的關係，
得到一個結論：
機械性質中的楊氏係數可以想像成材料結構中兩個原子鍵結的彈簧，
所以在一般的低 、中 、高碳鋼類的材料性質上，
因為是以鐵原子為主，其他合金成分比例都很低，
所以楊氏係數幾乎就可以視為相同，大概在200～210GPa左右，
很多教科書中的範例都是取200GPa以方便記憶跟計算；但是一直沒找到資料可以證明。

後來開始去上課以後，才看到原來書中早就寫出來了，
另外也有說明鐵材降伏現象與熱處理改質、冷作加工硬化的影響，
心情很興奮，幾年來不清楚的幾個觀念瞬間通了，真是感謝老師 !!!

後來再聽老師講硬度測試並延伸到與降伏強度的關係，
更是激動，原來Solidworks使用材質硬度對應機械性質是用在降伏強度上，
至於楊氏係數，只要是鋼就全部用200GPa就搞定了，瞬間有一種解脫的感覺。

以下圖片就是從書上擷取出來的硬度與降伏強度對照表 :

圖片來源：Michael F. Ashby, "Material Selection in Mechanical Design." 4th Ed., P.43

參考連結 :

Correlation of Hardness Values to Tensile Strength.

另外有網頁將硬度換算成Tensile Strength : 

Hardness Conversion

參考書籍：Michael F. Ashby， "Material Selection in Mechanical Design"。

Inventor接觸條件 彈簧 在模態分析的應用

先前在拜訪客戶介紹Autodesk Nastran In CAD時，
客戶提到一個問題：Nastran In CAD的接觸條件可不可以設定彈簧接觸？
一開始一直想不通為何會很在意這個設定，
在經過一連串的旁敲側擊後，發現了一個非常有趣而且重要的訊息可以跟大家分享。

一般的機械中只要有相對運動的機構件都會安裝有軸承，
例如旋轉運動機構會安裝深槽滾珠，
直線運動機構會安裝線性軸承或線性滑軌，
這些傳動元件(市購件)主要就是三層結構：
一層跟固定元件結合，一層跟移動元件結合，
再來就是提供可以進行相對運動中間層的圓球或圓柱(針、圓錐)。

圖片來源：台灣維基百科軸承

當然還有一些其他不同的型式；
在CAD模型中如果將這些圓球、圓柱全部畫出來，
對系統除了造成負擔外也沒有太大的意義，
因此常常會簡化成簡單的雙環或圓柱等等型式

圖片來源：台灣維基百科軸承

到了CAE軟體中若要去處理每一個軸承中的圓球跟內外環的接觸，
同樣的計算負擔實在太大，又是非自己能進行設計製造的市購品，
所以通常也是參考CAD使用簡單的形狀，
想當然越多簡化在進行模擬時就會出現越多的誤差，
這個部分造成的誤差對一般線性結構靜力分析來說，
因為軸承通常強度還不錯，加上設計時選用也都有參考過軸承可以承受的負載，
在考慮其他元件的變形後，
軸承元件本身的變形量相對可以說是微乎其微，可以忽略不計，
因此在模擬時通常可以直接使用簡化的模型。

但是這種簡化的狀況碰上設備馬達元件轉速不斷的提高，
當需要作模態分析時，因為簡化模型剛性比真實軸承剛性更高，會提高對應的模態頻率，
此時若在簡化模型的接觸面加上一個較低的彈簧勁度來模擬圓球的剛性，
模擬的準確性就有機會可以提高。

圖片來源：SKF網站

Inventor應力分析的接觸條件

Inventor應力分析的接觸條件應用上的預設設定是“已連接” (Bonded)，
這一個接觸條件在很多靜態狀況下是可以用的，
對整體大範圍結果的影響也不大，
可是對小範圍的應力分布趨勢跟變形行為影響卻可能很大，
尤其是在力量的作用形式是拉或壓，
"連結"接觸對結果影響甚至是完全不同；
如果實際上的力量是壓，而且接觸面不會滑動時，
“已連結”這個條件是可以用的，甚至不該改為“分離”，
原因是分離這個接觸條件並不支援磨擦，
如果有一點側向力就會造成滑動發生，而與實務狀況不同。

所以接觸對分析結果的影響可以很大，也可以幾乎沒有影響，
主要關鍵就在受力對接觸面的影響。

Inventor應力分析支援的接觸條件總共有7個：
已連接
分隔
滑動/無分隔
分隔/無滑動
緊縮配合/滑動
緊縮配合/無滑動
彈簧

對許多剛開始用結構分析的使用者來說，
這些接觸條件名稱與相關說明可以說是很難理解的文字，
尤其是早期版本的翻譯名詞完全是詞不達意，
根本搞不清楚到底在說甚麼？！


基本上要了解接觸條件可以先掌握幾個基本觀念會比較容易理解：
1. 幾何會不會有相互運動？
2. 若會有相互運動，在那些方向？
3. 相互運動時有無條件限制？
4. 幾何一開始有沒有接觸在一起？還是分開或干涉？
5. 實務或直覺或經驗上接觸幾何的力量傳遞狀況？
如果能先想好這幾點，就比較容易理解這 7 個接觸條件的意義。

首先從結構中兩個碰在一起的面開始舉例，
在現實環境中的類似範例例如桌子腳壓在地板上，
紙張海報黏在塑膠板/木板上，
兩個零件用焊接或螺絲鎖在一起等等，
類似狀況非常多，可以說是不勝枚舉。

但是若去仔細了解兩個面之間發生甚麼狀況，
那就有非常多的狀況，
例如海報黏在木板上，通常不會整面上膠(膠水、白膠、膠帶、噴膠...)，
所以在整面海報跟木板之間就有三種情況：
"黏在一起"，"靠著"，"分開"。

黏著：
不管在那個方向移動紙張或木板，黏住的位置提供了兩者間的運動交互關係為一起移動。

靠著：
往上拉可以有限度的拉起紙張，往下壓則會有木板擋住不動。

分開：
往上拉也可以有限度拉高紙張，往下壓則會再碰到木板時停下來。

其中黏著就是接觸條件中的"已連接"，
靠著跟分開就是接觸條件中的"分隔"。

從上面的敘述中，
接觸條件就是描述元件之間的相互運動的關聯性，
而運動的關聯性會與力量的傳遞有關係，
從牛頓第三定律的作用力等於反作用力來解釋，
紙張移動時提供一個拉力拉著木板，相反的木板也提供一個拉力拉著紙張，
這兩個力量是相等的，方向相反，不論上下左右方向，
所以黏在一起動會元件對元件傳遞所有力量，會分開的不會傳遞力量，
仔細分還有一種有摩擦力的狀況會傳遞水平方向的部分力量，
跟面之間有會變形黏膠傳遞力量等等的多種狀況，
但是 Inventor 應力分析不支援接觸面上有摩擦力，
基本上是不允許滑動發生，一旦發生滑動就不是靜態，
會發生計算發散的狀況，
如果有計算結果，會看到很大的位移量。

當紙張與木板是分開或靠著時，
往上拉的力量不會直接拉動木板，
所以可以有限度地往上移動，
直到紙張拉伸到黏住位置時就必須要拉著木板一起移動；
但是往下壓時，紙張一碰到木板就停下來無法穿透；
這兩種情況的接觸條件就是"分隔"。

兩個面之間的相互動運動關係，可以分成與面平行跟垂直兩個方向，
通常面的方向定義可以舉平面為例：
垂直平面向著實體外面定義為面的法線方向，
通常就是以面的法線方向當作面的方向。

了解面的法線方向，
就可以來解釋"分隔/無滑動"跟"滑動/無分隔"這兩個接觸條件，
這兩個接觸條件算是"分隔"這個條件的額外限制狀況：

"分隔/無滑動"：
限制兩個面發生水平方向的移動，跟兩者接觸後不會互相穿透，但是可以被拉開；

"滑動/無分隔"：
限制兩個面發生在法線方向的相互移動，但是允許在水平方向上移動；

再來是彈簧接觸：
前面有提到紙跟木板兩個面之間有黏膠存在，
假設黏膠的行為可以解釋成像 1 kgf / mm彈性係數彈的簧作用，
也就是拉開1mm會產生1 kgf的抵抗拉開的力量，
這就是接觸條件中最下方的"彈簧"接觸，
所以當給好在法線與水平方向上的勁度(彈性係數)時，
要把兩個面分開會有一定的抵抗力量。

"緊縮配合/滑動"跟"緊縮配合/無滑動"這兩個接觸條件：
跟上面說明的接觸條件比較上的主要差異在於"緊縮配合"這四個字；
在CAD中，模型可以設計成有干涉的狀態，
但是一般的真實世界中是不會發生固體物體互相穿透的情況，
"緊縮配合"就是用來指定在CAD中繪製成有干涉的兩個面，
並且讓應力分析計算讓干涉體積變成沒有干涉的狀態，
此時兩邊的體積材料都會受壓變形直到沒有干涉；
至於"滑動"就是允許在水平方向上移動，
"無滑動"就是不允許在水平方向上移動；
因為兩個面為干涉狀態，
所以在法線方向上會一直保持在接觸的狀態，不允許分開。

以上這7個接觸條件可以用來描述進行模擬分析時，元件接觸面上的關係，
在多數的靜態結構應用上，因為不會有相互運動的現象，
因此使用"已連接"這個條件基本上是可以符合多數的狀況，
但是要注意力量的作用方向。

Autodesk Inventor 應力分析簡介

主要功能：

針對結構進行線性材料的變形與強度模擬計算，
另外有模態分析(計算自然頻率與振型)。
Autodesk官網連結：Inventor Stress Analysis

發展與歷史：

Autodesk Inventor應力分析最早大概在Autodesk R7左右的版本開始，
是Autodesk跟ANSYS合作購買其簡單的分析核心程式，
此時的版本只能作單一零件的模擬，
因此在實用性上受到很大的限制，在台灣的使用者有，但並不多。

從R9的版本開始。
因為Autodesk併購Solid Dynamics的Dynamic Simulation(動力學模擬)，
因此在Inventor應力分析上增加了可以單向承接動力學模擬負載條件的整合功能，
把動力學模擬計算有關剛體運動的慣性負載跟作用在"接頭"(Joint)上的負載，
全部傳遞到應力分析中當作負載條件進行模擬計算，
在很多情況下，對一個有機構運動的組合件來說，
這是一個非常好用的功能(例如像LS-DYNA跟ANSYS的組合，當然功能等級還差很多)，
雖然Inventor應力分析不能直接作組合件的模擬分析，
但是可以透過動力學模擬將組合件在運動過程中的零件受力可能變形作一個模擬計算，
有總比沒有好。

到2010版，相當於R14，2009年3月發行，
Autodesk慣用年度是從當年2月到次年的1年，通常是目前西元年加1來表示，簡稱為FY10，
推出一個全新模擬計算核心的應力分析模組，
這個模擬計算核心是來自於2007併購的Plasso Tech公司。

圖片取自cadlyst網站，介紹PlassoTech的參數化研究(最佳化)應用

這個FY10的應力分析模組程式，
在FY09時以Autodesk Lab的免費試用程式放在網路上讓使用者試用，
剛放出來給使用者試用時，
因為有支援組合件與參數最佳化功能，
非常讓人期待正式版本的推出。

FY10正式版本果然成功整合放進了Inventor Professional(專業版)版本中，
讓Inventor使用者取得一個性價比高、"簡單易用"、高度整合於Inventor環境中的結構分析功能；
這一個版本開始，原廠跟代理商(就是我任職的前公司)就努力推這個版。

FY10版本推出後碰到一個問題，
先前部分使用者在ANSYS核心上可以作的一些模擬狀況在FY10版上不能作，
這個狀況主要就是一些薄件的變形模擬，
例如厚度與長或寬度比值小於1/750時，
軟體會跳出警告(但是還是可以進行運算)，
比例再大甚至會發生無法進行的錯誤；
錯誤發生的原因是先前ANSYS使用的元素是六面體，
而 Plasso Tech使用的是四面體，
碰上薄件切網格時，使用四面體的Plasso Tech網格程式就不行了，
元素的角度會過於尖銳或者是元素數量過於龐大，
這種現象不能怪Plasso Tech，這是不同元素基本特性造成的結果，
事實上六面體元素雖然可以完成切割，
但是計算的準確性是大受懷疑的，所以能作又怎樣？
不準的話根本不用浪費時間作。

問題是使用者會罵，
而且原本的使用者多是CAD背景，
有時作模擬是作爽的，不準沒關係，
有花花綠綠的圖形，趨勢看起來合理就好，數字可以用其他理由來解釋；
因此Autodesk又趕快加入了薄板元素的功能，
並且在2013版中推出，先讓原本使用ANSYS核心作薄件分析的使用者有工具可以用再說。

在FY14~FY16這三個版本坦白說就沒有甚麼很大的變化。

在FY17版(嚴格來說是FY16的R2版就有)，
利用分析結果資料推出了一個"造型產生器"(Shape Generator)功能，
可以將低應力區域的材料標示出來並且進行除料以減輕重量；
官網連結：Inventor Shape Generator。

這個功能對少量多樣化的零件設計製作其實沒有幫助，
因為加工費用經常是比材料費用高，
除非有輕量化考量，不然應該不會多花錢作加工。
但是對鈑件、鑄造件就有意義，可以降低部分材料成本跟減重。

結論：
Inventor應力分析好不好用？
就像給你一台F1也不能變成舒馬克，或者是給舒馬克一台mini Cooper照樣電爆你的概念一樣，
功能雖然不夠強，但是還是要看使用者怎麼用！

操作使用、設定與範例另外再作介紹。

回 Inventor 應力分析首頁

Autodesk的CAE分享

個人跟 Autodesk 的 CAE 開始接觸過程可以說是一連串的意外。

工作經驗上我是從一個機械設備設計工程師開始，
一開始是使用 AutoCAD R10 到 AutoCAD 2004 版，
後來受命負責評估導入3D CAD 軟體 (MDT、Inventor、Solidworks、SolidDesigner、ProE、SolidEdge)，
考慮單位工作性質與原先使用的 AutoCAD 版權延續(費用)，
最後決定選用Inventor進行機械設計，
跟Inventor的淵源是從R2開始評估，開始使用在R5.3開始，R7全面導入應用在單位中的新設備開發設計，
因為在導入的使用者中算是成效還不錯的，
所以跟代理商大塚及Autodesk台灣分公司就越來越熟，熟到結束第二份工作前被邀請到代理商工作，
在進代理商工作前，總共有12年又7個月的日子(1995/6~2007/12)都在做機械設備設計、規劃以及管理，這段時間中除了偶而看跟試用以外，幾乎沒有再碰過 CAE 軟體。

但是最早接觸CAE是從大三修有限元素法開始，那時候都還在用 DOS 跟 ANSYS 的第二版作很簡單的軸對稱元件應力應變。
一個不小心就暴露我的年齡...

碩士班則有用過 Mentat + Marc 跟 ProMechanica，
但是碩士論文是改寫在大型的向量平行電腦上的求解器程式，
出來作設備開發設計工作以後反而都沒有在用CAE軟體，
只有一次用AutoCAD Mechanical 2004的 2D FEA 功能模擬鋁擠型斷面形狀的應力分佈狀態。

圖片取自Autodesk官網說明文件

進代理商大塚才開始回頭接觸 CAE 軟體，
這時候公司代理的 CAE 軟體是 Algor，
一套我從來沒聽過、也沒用過的軟體，
硬著頭皮自己看 Tutorial 文件跟影片學，彷彿又回到學生時代的感覺，
同時也負責 Inventor 的應用跟掛在上面的"應力分析"與"動力學模擬"功能的推廣與技術支援。

之所以說負責 Autodesk CAE 是意外，是因為 Autodesk 原本沒有 CAE 軟體，
從 Algor 被Autodesk 併購 (2008) 開始，
名稱從 Algor 改成Autodesk Algor Simulation，再改成Autodesk Simulation Mechanical。

Algor的程式介面與Logo，圖片取自原Algor官網

2009年又併購Moldflow，也短暫支援過該軟體，但是相關背景知識實在不行，也沒有時間顧，後來還是另請高明負責。

Moldflow介面與Logo，圖片取自維基百科

2011 再多了一套 Autodesk Simulation CFD (原來是Blue Ridge Numerics Co.的 CFDsign 被Autodesk 併購)，
因為之前有花時間在 Algor CFD，所以這個也算我的！！！
公司的業務跟主管根本搞不清楚 CAE 軟體還有分結構、熱流、模流、電磁、多物理...
不過在 2014 年有找進來一個前友商負責支援 CFD 的工程師 Derek，這部分就逐漸改由 Derek 為主；
從 2008 年尾買進 Algor 到 2011 買進 CFDesign 這段時間，
Autodesk公司的反應非常有趣，一開始狂介紹 Algor 的CFD應用與圖片，
到買進 CFDesign 後，迅速拿掉 Algor 中的 CFD 功能，
從反應的過程中就可以知道Autodesk對CAE軟體的陌生與無知，
真的是非常有趣，完全搞不清楚 Algor 的優勢根本不在CFD，而是在 MES (Mechanical Event Simulation)上。

圖片取自DesignWorldOnLine網站

2014再多了一套 Autodesk Nastran InCAD 跟 Autodesk Nastran，
與前面併購公司不同，這一次只有 NEiNastran 的"部份"產品賣給 Autodesk(像Rotor Dynamics就沒有)，公司並沒有被併購，
我猜應該不是不想賣，應該是價格太高，Autodesk不願意買，
到2016年中，NEiNastran的網站已經連不上去；
這一套軟體說真的買得算是不錯，
至少Nastran知名度在比較有年紀的工程師中算是有知名度，行銷上比較容易有切入點，
可惜還是差了一點，不然 msc 怎麼會讓出第一名給 ANSYS，
更何況 NEiNastran 的Nastran並不純。
這一點就小聲不說了。

Nastran InCAD不能獨立執行，必須附在其他CAD中，上面為NEi FUsion，圖片取自DE

其他還有一些小軟體如 FatigueWizard、Helius Composite 等。

除了 Moldflow 以外，Autodesk 製造業的CAE產品我都用過，
這在台灣 CAE 業界應該是很少見的狀況，認真顧一種就很辛苦了，還想顧多種？！
太多就沒辦法用很深，遺憾...

後來公司又代理了 PTC 的 Creo 跟 Siemens 的 NX，
所以也花了不少時間在 PTC Creo Simulate上，
但是 NX  的 CAE 實在就沒有時間再去管了，只有偶而用過一些 NX Laminate Composite的功能(可惜不適合台灣 Composite 的應用，又是另外的故事)，
也曾經短暫評估過要賣 msc Nastran，考慮到既有客群跟公司資源，
CAE產品主力還是在 Autodesk CAE上。

Autodesk  CAE 產品中，除了 Moldflow 是在塑膠射出領域市佔率、知名度最高的軟體以外，
其他CAE軟體，包括附在 Inventor 裡的"應力分析"跟"動力學模擬"功能用的人都不多。

不過在經過幾年的努力"推銷"後，Inventor "應力分析"跟"動力學模擬"功能用的人有陸續增加，
加上原廠的銷售策略，可以說有 60% 以上的 Inventor 客戶都擁有 Inventor "應力分析"與"動力學模擬"的功能。

可惜的是用得好的客戶並不多，主要還是受限於使用者本身的學經歷背景跟使用上時間的限制，以及實務應用面上的經驗不足。

後來再加上Simulation Mechanical、Nastran In-CAD 的更多結構分析功能，
就算我本身對CAE有一定的基礎，也不可能應付所有的功能跟背後所需要的基礎理論知識，
例如振動、疲勞、潛變、破壞等，
更不用說屬於熱流領域的 CFD，所以只能儘量努力學跟找資料。

自己是從業界出身，深知要業界工程師用這麼多CAE軟體根本是天方夜譚，
業界工程師很多時間要分配在使用 CAD 軟體進行機構設計，其他處理專案相關的請購、評估、問題處理事務上，
平常就少用 CAE，軟體又難又複雜，背景知識又硬，怎麼可能把CAE軟體用的很好？！

但是沒關係，Autodesk CAE市場對象原本就不是那些非常專業要求高的 CAE 工程師跟學校研究單位(功能不足)，訴求對象在於比較基礎的工程應用跟非專業 CAE 背景的機構工程師客戶族群(使用方便)。

對應到這群非CAE專業背景的客戶，如何轉換與省略艱深困難的專業知識成為通俗容易理解的概念就是我主要的工作，不可否認的一直到離開軟體公司，這部份的工作都還是沒辦法作的很好。

原因是客戶的狀況、程度差異實在太大了，例如有EE的要學CFD，有ID的要學應力分析&動力學模擬，有ME的沒聽過von Mises，更不要說連疲勞和潛變都分不清楚的，甚至於暫態應力、頻率響應、隨機振動的差異；加上有的台灣老闆想要工程師要負責的工作任務簡直就是mission impossible。

話說回來 Autodesk 的 CAE 近年來不斷併購不同 CAE 公司產品後，根據官網的分類，目前(2016年)定位可分成以下幾類：

• Mechanical Simulation：顧名思義，以結構分析為主，包括靜態、振動、疲勞、熱傳、熱固、流固'、電固疊代模擬等，以下列三個軟體為主，其實還要加上Inventor的FEA(包括框架分析)及動力學模擬：

1. Simulation Mechanical(原Algor)，2018起停止銷售新版，只提供更新服務給既有客戶
2. Nastran In-CAD(原NEi Nastran In-CAD，需搭配Inventor或Solidworks)
3. Autodesk Nastran(原NEi Nastran)

• Moldflow Simulation：塑膠射出模擬

1. Moldflow：塑膠射出與射出製程模擬
2. Moldflow Design：塑膠射出件製造可行性模擬計算
3. Helius PFA：塑膠複合材料性質結構計算資料交換整合，可以讀取Moldflow混纖射出模擬計算結果資料轉給結構分析，需搭配ANSYS或Abaqus

• Composite Simulation：複合材料模擬

1. Helius PFA：塑膠複合材料性質結構計算資料交換整合，須搭配ANSYS或Abaqus
2. Helius Composite：可以管理基材、纖維疊層、疊層組合材料並輸出給ANSYS、Abaqus、Nastran、Simulation Mechanical，Helius PFA可以直接讀資料。
3. Autodesk Nastran：支援複材模擬；Nastran In-CAD、Simulation Mechanical也可以，雖然功能比較不足，但是不知道為什麼官網不放上去。

• CFD Simulation：熱流模擬

1. CFD：穩態、暫態的熱傳、流場、熱流耦合模擬，動態流場模擬、旋轉流場模擬
2. Flow Design：外流場(風洞，只能作空氣)模擬

• Structural Simulation：土木結構模擬

1. Robot Structural Analysis Professional：線性非線性梁柱、薄殼靜態與振動模擬

進一步的說明資料可以參考官網：Autodesk Simulation，其實另外還有一些雲端版、手機版、Pad版，就先不管了。

後續會針對Simulation Mechanical、Nastran In CAD、CFD、Helius Composite以及整合在Inventor中的應力分析及動力學模擬作分享。

以上公司與產品商標名稱均屬原公司所有。

20161118 草嶺古道健走

原本上禮拜要帶老婆去草嶺古道沒去成，考慮步行距離還蠻遠的，決定自己先走一次探路試試，再決定要不要帶老婆走一趟或者該怎麼走。
草嶺古道地圖：

圖片來源：東北角暨宜蘭海岸國家風景區

草嶺古道地圖連結

我是從宜蘭大里端上去，路上有一個地圖指示牌，有把需要步行的時間標上去：

很多資料寫步行距離約8~9公里，從草嶺古道路線圖的各景點之間距離加總是9.23公里，但是因為是山路，登高的高度約500公尺，所以實際上走起來的感覺會更遠一點，如果一般平地步行速度是4.5公里/小時，山路大概剩2~2.5公里/小時，所以路線圖中估計的時間約3~4小時，平常少運動或年紀大的時間要多留一點，快的有機會2.5小時(但是沿途可以觀賞風景，不需要那麼拚，除非要趕在天黑前下山)，秋冬下午5點左右天色就比較昏暗，建議下午最好在1點前就開始，否則稍微多看點風景，耽誤到一點時間，萬一摸黑在山裡面走就很危險。

時間規劃上，自認腳程還算快，所以計劃10：30進草嶺古道，14：30走到福隆車站吃鐵路便當，坐15：07火車回到板橋16:45，17:00到家。因為跨用餐時間，所以連早餐準備了2000cc的水、三分之二條的法國長棍麵包，加上5小包蘇打餅；一路上沒有任何商店可以補給，所以為了避免半路上血糖過低沒力走，建議一定要帶充足的水跟食物，後來走完到福隆還剩兩包小餅乾。
坐08：12板橋開車往大里10：19到，準時開車準時到達，使用悠遊卡進出站，車費93，蠻推薦可以利用火車來一趟，到大里站只有區間車有停，而且車班約1小時一班，要注意車班時間；開車也可以，從福隆到大里只要兩站，搭區間車還蠻快的(約12~15分鐘)，坐公車要繞公路(沿海岸走)就比較慢。
大里車站月台：

要跨過天橋才能出站，從天橋上往軌道加海邊拍的照片：

下車後過月台出站右轉，延車站旁的帶狀公園直行(如下圖紅色線段)，走到靠近遊客中心附近就有地下道(如下圖黃色線段)可以穿過台二線，然後直接走到大里遊客中心：

不過我是直接走上馬路到遊客中心前才注意到有地下道可以走。
大里車站Google Maps

因為第一次走無法掌握時間，所以進去遊客中心拿張簡介就離開，門口旁有飲水機，可以自己帶水壺到這邊補水再上山。

經過遊客中心跟大里天公廟就可以看到左邊往草嶺古道的指標跟步道階梯，沿路有一般道路跟石階步道可以選擇。

不怕爬樓梯的可以走步道，有遮蔭距離也比較短，但是沒在運動的會陡到抖

路上就看到一個帶外國男生走步道的女生走不到三分之一就不行了。

從大里端上去走石階的坡度會比福隆端上來陡，累了可以回頭看海照相兼休息

沿路風景看山看海很漂亮，所以也不用走太快，步道跟產業道路一直有交叉，也可以換著走

基本上一路往上走就對了。

像我一路上也停下來喝水、休息、照相，上坡走得有點快，走快點約1小時就可以到草嶺埡口，其中有段路走以較快，心跳數一度高達150，休息放慢速度才回到115左右，走起來就比較會輕鬆點。
山頂在哪裡？下圖中右上角圓圈圈起來的觀景亭就是，看起來很遙遠，但是上面剛好有學校帶小朋友健行，一路上都還可以聽到小朋友玩樂的嘻笑聲音...，所以應該沒有很遠吧！?

走到垭口，會看到往福隆、大里、桃源谷的指標

多數遊客都停在土地公或觀景平臺上

剛剛在路上就是聽到這群小朋友的聲音

本來以為走到這就是最高點的涼亭，結果竟然不是；看著已經走過的路

看著遠方的涼亭（上圖中間左邊遠方，往桃源谷方向）

想說不趁著這次自己來走上去，以後或許沒機會，就繼續往上，往上繼續走沒多遠，就會看到告示牌，警告前方往桃源谷，還有5公里遠，只到草嶺古道遊客不要再上去

這一段短短一公里比前面更陡(要升高100公尺)，走得氣喘吁吁，但是風景更好，不過走在稜線上吹強風有點恐怖

有趣的是，涼亭竟然有好幾個，每當以為已經走到最高的涼亭時，就會看到另外一個，OMG！

這個涼亭就是從山下看上來最高的一個

很多登山客從桃源谷方向過來，遠方似乎還有兩個更高的山頭，但是實在有點累了，而且等下還要往福隆，下次再來試試往桃源谷方向。

下山時，速度就比較快了，心肺負擔也比較小，但是就是要注意路上，踩空就GG了。

走回到垭口上方的步道，看著這蜿蜒的道路跟海邊，想想剛才自己是一路走上來，對很少爬山的魯肉腳來說，真是不簡單。

通常草嶺垭口的照片是從福隆端上來，再經過虎字碑後，往山頂涼亭拍的，就像下面這一張

往福隆走，一路都是下坡，過了虎字碑後，就進入沿著溪往下的步道，光線比較不好，手機也沒訊號，加上因為沒走過無法掌握時間，看步道指示牌要2個多小時，怕來不及，所以下坡就沒休息、沒照相，也走的比較快，沒想到很快就離開步道來到望遠坑親水公園，不過有一段很長的步道階梯，很陡，從福隆端上來走這一段步道應該會很辛苦。

意料之外的是望遠坑親水公園到福隆車站這一段要爬過虎子山比較花時間，甚至剛開始會穿過私有竹林，一度懷疑是否走錯路，但是看指標跟Google Map導航又沒錯，還好竹林這一段並不長，很快就通過，但是若是下雨泥濘走起來會很不好受，可以考慮走產業道路繞遠一點。
後14：15到福隆車站，所以扣掉往桃源谷走1公里的時間，我的速度大概三個半小時可以從大里走到福隆。

草嶺古道在秋天應該是最適合來的季節，還可以順便賞芒；春天太濕，部分路段容易濕滑危險，而且很容易碰上下雨；夏天太熱，除了部分步道有遮陰，很多路段都會曬太陽，尤其是在陵線上完全沒遮；冬天太冷，尤其在陵線上頂著東北風，加上比平地低4~5度，又濕又冷，應該很不好受。

台鐵火車車班查詢網址：http://twtraffic.tra.gov.tw/twrail/