CAE的使用及发展

1、.：.；CAE论文标题：CAE的运用及开展 CAE软件综述摘要：CAE为备受产品开发人员瞩目的软件之一, 成为高质量设计中不可或缺的重要使能工具。一方面，CAE技术的运用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，经过计算机数值模拟得到称心的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的T程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，防止了低程度反复的任务，使工程分析更快、更准确。CAE系统的开放性和集成性是用户的主要关注点。本文对CAD/CAE一体化技术、CAE数据信息分析及技术的运用前景都作了论述。1 概论CAE技术 指工程设计中的 HYPERLINK baike.baidu/view

2、/163337.htm t _blank 计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的构造力学性能，以及优化构造性能等。而CAE HYPERLINK baike.baidu/view/37.htm t _blank 软件可作静态构造分析，动态分析；研讨线性、非线性问题；分析构造固体、流体、电磁等。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型。完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处置。CAE系统的中心思想是构造的离散化，即将实践构造离散为有限数目的规那么单元组合体，实践构造的物理性能可以经过对离散体进展分 析，得出

3、满足工程精度的近似结果来替代对实践构造的分析，这样可以处理很多实践工程需求处理而实际分析又无法处理的复杂问题。其根本过程是将一个外形复杂 的延续体的求解区域分解为有限的外形简单的子区域，即将一个延续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；经过将延续体离散化，把求解延续体的场变量(应 力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。因此，CAE系统是一个包括了相关人员、技术、运营管理及信息流和物流的有机集成且优化运转的复杂的系统。2 CAE软件的构造与功能CAE软件的根本构造其中包含以下模块： 前处置模块-给实体建模与 HYPERLINK baike.baidu/view/381

4、4792.htm t _blank 参数化建模，构件的布尔运算，单元自动剖分，节点自动编号与节点参数自动生成，载荷与资料参数直接输入有公式参数化导入，节点载荷自动生成，有限元模型信息自动生成等。 有限元分析模块-有限单元库，资料库及相关算法，约束处置算法，有限元系统组装模块，静力、动力、振动、线性与非线性解法库。大型通用题的物理、力学和数学特征，分解成假设干个子问题，由不同的有限元分析子系统完成。普通有如下子系统：线性静力分析子系统、动力分析子系统、振动模态分析子系统、热分析子系统等。 后处置模块-有限元分析结果的数据平滑，各种物理量的加工与显示，针对工程或产品设计要求的数据检验与工程规范校核

5、，设计优化与模型修正等。 用户界面模块、数据管理系统与数据库、专家系统、知识库。 CAE软件对工程和产品的分析、模拟才干，主要决议于单元库和资料库的丰富和完善程度，单元库所包含的单元类型越多，资料库所包括的资料特性种类越全，其CAE软件对工程或产品的分析、仿真才干越强。 一个CAE软件的计算效率和计算结果的精度，主要决议于解法库。先进高效的求解算法与常规的求解算法，在计算效率上能够有几倍、几十倍，甚至几百倍的差别。 前后处置是近十多年开展最快的CAE软件成分，它们是CAE软件满足用户需求，使通用软件专业化、属地化，并实现CAD、CAM、 HYPERLINK baike.baidu/view/1

6、72467.htm t _blank CAPP、 HYPERLINK baike.baidu/view/15670.htm t _blank PDM等软件无缝集成的关键性软件成分。它们是经过增设CAD软件，例如 HYPERLINK baike.baidu/view/120216.htm t _blank Pro/HYPERLINK baike.baidu/view/907233.htm t _blankEngineer， HYPERLINK baike.baidu/view/96.htm t _blank UG， HYPERLINK baike.baidu/view/554316.htm t

7、_blank Solidedge， HYPERLINK baike.baidu/view/19756.htm t _blank CATIA， HYPERLINK baike.baidu/view/229904.htm t _blank MDT等软件的接口数据模块，实现了CAD/CAE的有效集成。 CAE通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有限元分析可完成力学分析(线性、非线性、静态、动态);场分析(热场、电场、磁场等);频率呼应和构造优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构参数的优化。 3 CAE分析的三个步骤运用CAE软件对工程或产品进展

8、性能分析和模拟时，普通要阅历以下三个过程： 3.1前处置：对工程或产品进展建模，建立合理的有限元分析模型。 3.2有限元分析：对有限元模型进展单元特性分析、有限元 HYPERLINK baike.baidu/view/3814.htm t _blank 单元组装、有限元系统求解和有限元结果生成。 3.3 HYPERLINK baike.baidu/view/1153661.htm t _blank 后处置：根据工程或产品模型与设计要求，对有限元分析结果进展用户所要求的加工、检查，并以图形方式提供应用户，辅助用户断定计算结果与设计方案的合理性。4 CAE的开展趋势4.1扩展仿真分析的范围未来的产

9、品设计将由产品功能主导产品外形、资料和加工工艺过程，所需的分析模拟范围将远远超出今天的范围。设计人员必需思索应力和振动、运动学、流膂力学、装配建模、可靠性分析、人的要素和加工工艺及本钱等等。工程师必需可以真实地模拟产品的一切性能，结合贯穿产品生命周期的各种要素，获得对各种设计的模拟结果。CAE 软件也将由单一零件的虚拟样机朝着整机虚拟样机的方向开展。多物理场耦合分析模拟任何一个复杂的工程和产品大都是处在多物理场耦合，甚至是多相多态介质耦合形状下任务，其运转行为绝非是多个单一物理场问题，部分能够属于强非线性耦合。对于这些问题，目前尚没有成熟可靠的实际，还处于根底性前沿研讨阶段，但由于其剧烈的工业

10、背景，它们曾经成为国内外科学家研讨的主要目的。高度集成化包括两方面的含义。狭义上的信息集成，即实现CAE与CAD CAM CAPP ERP等各单元信息的集成，减少之间的数据传输与转换。这主要依托一样平台的软件、开发一定的数据转换接口程序、基于数据库的信息处置等方式实现。广义上的“多集成，即信息集成、智能集成、串并行任务机制集成及人员集成。未来的趋势应该是实现技术、人和管理的集成。在技术创新上，近年来变量化技术突飞猛进，获得了一系列实际成果，如变量化外型、变量化分析、变量化装配、变量化模架库等，并已在IT 领域获得了胜利运用。未来，必然会扩展到分析领域。届时，实时的、随意的多方案分析过程将使CA

11、E更加轻松自若。4.2智能化、人性化CAE作为设计分析人员进展产品研发的工具，必然务求易学好用，得心应手，而未来的大型通用CAE/CAD/CAM软件是一个多学科交叉的，综合性知识密集型产品，如何运用户更方便地运用软件，同时结合多学科多领域的知识阅历来促进设计分析过程是一个不容逃避的问题。因此，开发更有效的支持用户运用这些软件的专家系统显得非常必要。智能化将是CAE开展的一个必然趋势。同时，软件的任务环境应该尽能够解放运用者的头脑，开辟运用者的思绪，让运用者集中精神于设计创作，这使得软件趋向于人性化，除了具备智能化的自动运算、推理判别、协助思索等功能外，还要以符合人们思想习惯的方式去判别、思索、表达与操作，以更强的用户界面提供更强的直观、直感、直觉性，更智能化地顺运用户的要求。4.3网络化随着互联网的普及，宽带通讯技术的突破，网络正改动着人们获取信息、共享数据和商品买卖的方式，也改动着工程设计人员完成模拟仿真分析的传统方式。软件供应商们曾经认识到，能否提供电