CAE的使用及發(fā)展

1、.：.；CAE論文標(biāo)題：CAE的運(yùn)用及開展 CAE軟件綜述摘要：CAE為備受產(chǎn)品開發(fā)人員矚目的軟件之一, 成為高質(zhì)量設(shè)計(jì)中不可或缺的重要使能工具。一方面，CAE技術(shù)的運(yùn)用，使許多過去受條件限制無法分析的復(fù)雜問題，經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得到稱心的解答；另一方面，計(jì)算機(jī)輔助分析使大量繁雜的T程分析問題簡(jiǎn)單化，使復(fù)雜的過程層次化，節(jié)省了大量的時(shí)間，防止了低程度反復(fù)的任務(wù)，使工程分析更快、更準(zhǔn)確。CAE系統(tǒng)的開放性和集成性是用戶的主要關(guān)注點(diǎn)。本文對(duì)CAD/CAE一體化技術(shù)、CAE數(shù)據(jù)信息分析及技術(shù)的運(yùn)用前景都作了論述。1 概論CAE技術(shù) 指工程設(shè)計(jì)中的 HYPERLINK baike.baidu/view

2、/163337.htm t _blank 計(jì)算機(jī)輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的構(gòu)造力學(xué)性能，以及優(yōu)化構(gòu)造性能等。而CAE HYPERLINK baike.baidu/view/37.htm t _blank 軟件可作靜態(tài)構(gòu)造分析，動(dòng)態(tài)分析；研討線性、非線性問題；分析構(gòu)造固體、流體、電磁等。采用CAD技術(shù)來建立CAE的幾何模型和物理模型。完成分析數(shù)據(jù)的輸入，通常稱此過程為CAE的前處置。CAE系統(tǒng)的中心思想是構(gòu)造的離散化，即將實(shí)踐構(gòu)造離散為有限數(shù)目的規(guī)那么單元組合體，實(shí)踐構(gòu)造的物理性能可以經(jīng)過對(duì)離散體進(jìn)展分 析，得出

3、滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對(duì)實(shí)踐構(gòu)造的分析，這樣可以處理很多實(shí)踐工程需求處理而實(shí)際分析又無法處理的復(fù)雜問題。其根本過程是將一個(gè)外形復(fù)雜 的延續(xù)體的求解區(qū)域分解為有限的外形簡(jiǎn)單的子區(qū)域，即將一個(gè)延續(xù)體簡(jiǎn)化為由有限個(gè)單元組合的等效組合體；經(jīng)過將延續(xù)體離散化，把求解延續(xù)體的場(chǎng)變量(應(yīng) 力、位移、壓力和溫度等)問題簡(jiǎn)化為求解有限的單元節(jié)點(diǎn)上的場(chǎng)變量值。因此，CAE系統(tǒng)是一個(gè)包括了相關(guān)人員、技術(shù)、運(yùn)營(yíng)管理及信息流和物流的有機(jī)集成且優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)的復(fù)雜的系統(tǒng)。2 CAE軟件的構(gòu)造與功能CAE軟件的根本構(gòu)造其中包含以下模塊： 前處置模塊-給實(shí)體建模與 HYPERLINK baike.baidu/view/381

4、4792.htm t _blank 參數(shù)化建模，構(gòu)件的布爾運(yùn)算，單元自動(dòng)剖分，節(jié)點(diǎn)自動(dòng)編號(hào)與節(jié)點(diǎn)參數(shù)自動(dòng)生成，載荷與資料參數(shù)直接輸入有公式參數(shù)化導(dǎo)入，節(jié)點(diǎn)載荷自動(dòng)生成，有限元模型信息自動(dòng)生成等。 有限元分析模塊-有限單元庫(kù)，資料庫(kù)及相關(guān)算法，約束處置算法，有限元系統(tǒng)組裝模塊，靜力、動(dòng)力、振動(dòng)、線性與非線性解法庫(kù)。大型通用題的物理、力學(xué)和數(shù)學(xué)特征，分解成假設(shè)干個(gè)子問題，由不同的有限元分析子系統(tǒng)完成。普通有如下子系統(tǒng)：線性靜力分析子系統(tǒng)、動(dòng)力分析子系統(tǒng)、振動(dòng)模態(tài)分析子系統(tǒng)、熱分析子系統(tǒng)等。 后處置模塊-有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，各種物理量的加工與顯示，針對(duì)工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)與工程規(guī)范校核

5、，設(shè)計(jì)優(yōu)化與模型修正等。 用戶界面模塊、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)、專家系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)。 CAE軟件對(duì)工程和產(chǎn)品的分析、模擬才干，主要決議于單元庫(kù)和資料庫(kù)的豐富和完善程度，單元庫(kù)所包含的單元類型越多，資料庫(kù)所包括的資料特性種類越全，其CAE軟件對(duì)工程或產(chǎn)品的分析、仿真才干越強(qiáng)。 一個(gè)CAE軟件的計(jì)算效率和計(jì)算結(jié)果的精度，主要決議于解法庫(kù)。先進(jìn)高效的求解算法與常規(guī)的求解算法，在計(jì)算效率上能夠有幾倍、幾十倍，甚至幾百倍的差別。 前后處置是近十多年開展最快的CAE軟件成分，它們是CAE軟件滿足用戶需求，使通用軟件專業(yè)化、屬地化，并實(shí)現(xiàn)CAD、CAM、 HYPERLINK baike.baidu/view/1

6、72467.htm t _blank CAPP、 HYPERLINK baike.baidu/view/15670.htm t _blank PDM等軟件無縫集成的關(guān)鍵性軟件成分。它們是經(jīng)過增設(shè)CAD軟件，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等軟件的接口數(shù)據(jù)模塊，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE的有效集成。 CAE通常指有限元分析和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析。有限元分析可完成力學(xué)分析(線性、非線性、靜態(tài)、動(dòng)態(tài));場(chǎng)分析(熱場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等);頻率呼應(yīng)和構(gòu)造優(yōu)化等。機(jī)構(gòu)分析能完成機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計(jì)算，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬及機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。 3 CAE分析的三個(gè)步驟運(yùn)用CAE軟件對(duì)工程或產(chǎn)品進(jìn)展

8、性能分析和模擬時(shí)，普通要閱歷以下三個(gè)過程： 3.1前處置：對(duì)工程或產(chǎn)品進(jìn)展建模，建立合理的有限元分析模型。 3.2有限元分析：對(duì)有限元模型進(jìn)展單元特性分析、有限元 HYPERLINK baike.baidu/view/3814.htm t _blank 單元組裝、有限元系統(tǒng)求解和有限元結(jié)果生成。 3.3 HYPERLINK baike.baidu/view/1153661.htm t _blank 后處置：根據(jù)工程或產(chǎn)品模型與設(shè)計(jì)要求，對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)展用戶所要求的加工、檢查，并以圖形方式提供應(yīng)用戶，輔助用戶斷定計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)方案的合理性。4 CAE的開展趨勢(shì)4.1擴(kuò)展仿真分析的范圍未來的產(chǎn)

9、品設(shè)計(jì)將由產(chǎn)品功能主導(dǎo)產(chǎn)品外形、資料和加工工藝過程，所需的分析模擬范圍將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出今天的范圍。設(shè)計(jì)人員必需思索應(yīng)力和振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、流膂力學(xué)、裝配建模、可靠性分析、人的要素和加工工藝及本錢等等。工程師必需可以真實(shí)地模擬產(chǎn)品的一切性能，結(jié)合貫穿產(chǎn)品生命周期的各種要素，獲得對(duì)各種設(shè)計(jì)的模擬結(jié)果。CAE 軟件也將由單一零件的虛擬樣機(jī)朝著整機(jī)虛擬樣機(jī)的方向開展。多物理場(chǎng)耦合分析模擬任何一個(gè)復(fù)雜的工程和產(chǎn)品大都是處在多物理場(chǎng)耦合，甚至是多相多態(tài)介質(zhì)耦合形狀下任務(wù)，其運(yùn)轉(zhuǎn)行為絕非是多個(gè)單一物理場(chǎng)問題，部分能夠?qū)儆趶?qiáng)非線性耦合。對(duì)于這些問題，目前尚沒有成熟可靠的實(shí)際，還處于根底性前沿研討階段，但由于其劇烈的工業(yè)

10、背景，它們?cè)?jīng)成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)家研討的主要目的。高度集成化包括兩方面的含義。狹義上的信息集成，即實(shí)現(xiàn)CAE與CAD CAM CAPP ERP等各單元信息的集成，減少之間的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換。這主要依托一樣平臺(tái)的軟件、開發(fā)一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口程序、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的信息處置等方式實(shí)現(xiàn)。廣義上的“多集成，即信息集成、智能集成、串并行任務(wù)機(jī)制集成及人員集成。未來的趨勢(shì)應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)技術(shù)、人和管理的集成。在技術(shù)創(chuàng)新上，近年來變量化技術(shù)突飛猛進(jìn)，獲得了一系列實(shí)際成果，如變量化外型、變量化分析、變量化裝配、變量化模架庫(kù)等，并已在IT 領(lǐng)域獲得了勝利運(yùn)用。未來，必然會(huì)擴(kuò)展到分析領(lǐng)域。屆時(shí)，實(shí)時(shí)的、隨意的多方案分析過程將使CA

11、E更加輕松自若。4.2智能化、人性化CAE作為設(shè)計(jì)分析人員進(jìn)展產(chǎn)品研發(fā)的工具，必然務(wù)求易學(xué)好用，得心應(yīng)手，而未來的大型通用CAE/CAD/CAM軟件是一個(gè)多學(xué)科交叉的，綜合性知識(shí)密集型產(chǎn)品，如何運(yùn)用戶更方便地運(yùn)用軟件，同時(shí)結(jié)合多學(xué)科多領(lǐng)域的知識(shí)閱歷來促進(jìn)設(shè)計(jì)分析過程是一個(gè)不容逃避的問題。因此，開發(fā)更有效的支持用戶運(yùn)用這些軟件的專家系統(tǒng)顯得非常必要。智能化將是CAE開展的一個(gè)必然趨勢(shì)。同時(shí)，軟件的任務(wù)環(huán)境應(yīng)該盡能夠解放運(yùn)用者的頭腦，開辟運(yùn)用者的思緒，讓運(yùn)用者集中精神于設(shè)計(jì)創(chuàng)作，這使得軟件趨向于人性化，除了具備智能化的自動(dòng)運(yùn)算、推理判別、協(xié)助思索等功能外，還要以符合人們思想習(xí)慣的方式去判別、思索、表達(dá)與操作，以更強(qiáng)的用戶界面提供更強(qiáng)的直觀、直感、直覺性，更智能化地順運(yùn)用戶的要求。4.3網(wǎng)絡(luò)化隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，寬帶通訊技術(shù)的突破，網(wǎng)絡(luò)正改動(dòng)著人們獲取信息、共享數(shù)據(jù)和商品買賣的方式，也改動(dòng)著工程設(shè)計(jì)人員完成模擬仿真分析的傳統(tǒng)方式。軟件供應(yīng)商們?cè)?jīng)認(rèn)識(shí)到，能否提供電