CAE仿真一般流程

演講人：日期：CAE仿真一般流程目錄CONTENTSCAE仿真概述前期準備工作前期準備工作幾何模型建立與簡化網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置求解器選擇與參數(shù)設(shè)置結(jié)果分析與后處理總結(jié)與展望01CAE仿真概述定義CAE仿真是一種基于計算機輔助工程的技術(shù)，通過數(shù)值分析和模擬實驗等方法對產(chǎn)品的性能、可靠性和安全性進行評估。重要性CAE仿真可以減少物理原型實驗的次數(shù)，降低研發(fā)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，縮短產(chǎn)品上市周期。CAE仿真定義與重要性關(guān)聯(lián)性CAE與CAD密不可分，CAD提供幾何建模和工程設(shè)計支持，而CAE則利用CAD模型進行仿真分析。互相促進CAD技術(shù)的發(fā)展推動了CAE的廣泛應(yīng)用，而CAE的仿真結(jié)果又可以為CAD設(shè)計提供反饋和優(yōu)化建議。CAE與CAD關(guān)系探討在產(chǎn)品設(shè)計初期，就通過CAE仿真來評估和改進設(shè)計方案，以指導產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。仿真驅(qū)動設(shè)計的概念可以更早地發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，降低后期更改設(shè)計的成本，提高產(chǎn)品的可靠性和安全性。仿真驅(qū)動設(shè)計的優(yōu)勢仿真驅(qū)動設(shè)計理念引入02前期準備工作根據(jù)CAD設(shè)計模型，進行幾何清理、簡化、修補等處理，以滿足仿真需求。幾何模型處理選擇合適的網(wǎng)格類型和尺寸，對幾何模型進行網(wǎng)格劃分，確保仿真精度和計算效率。網(wǎng)格劃分根據(jù)仿真目標和材料性能參數(shù)，定義材料的彈性模量、泊松比、熱導率等屬性。材料屬性定義建立仿真模型010203仿真參數(shù)設(shè)置根據(jù)仿真目標和實際情況，設(shè)置合理的物理參數(shù)、初始條件、載荷等。邊界條件確定根據(jù)仿真模型的實際情況，確定模型的邊界條件，如約束、接觸、熱傳導等。設(shè)定仿真參數(shù)與邊界條件仿真計算與結(jié)果分析結(jié)果分析對仿真結(jié)果進行后處理，提取關(guān)鍵信息，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等，進行定量分析和可視化展示。仿真計算選擇合適的求解器進行仿真計算，確保計算過程的穩(wěn)定性和收斂性。03幾何模型建立與簡化幾何模型可以來自于CAD設(shè)計軟件，也可以通過掃描、拍照等方式獲取。幾何模型來源幾何模型通常采用IGES、STEP等格式進行轉(zhuǎn)換，以便后續(xù)仿真流程使用。格式轉(zhuǎn)換幾何模型來源及格式轉(zhuǎn)換簡化原則在盡可能保留關(guān)鍵特征的前提下，減少幾何模型的復(fù)雜度和計算量。簡化方法模型簡化原則和方法包括細節(jié)刪除、面片合并、特征提取等。0102注意事項簡化過程中要注意保留關(guān)鍵特征，避免過度簡化導致仿真結(jié)果失真。常見問題解決方案針對模型簡化過程中可能出現(xiàn)的問題，如幾何失真、特征丟失等，采取相應(yīng)的補償措施或調(diào)整簡化方法。注意事項及常見問題解決方案04網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置根據(jù)物理場和求解精度的要求，選擇合適的網(wǎng)格尺寸和類型，以保證仿真結(jié)果的準確性。仿真精度驅(qū)動采用自動網(wǎng)格劃分和局部加密技術(shù)，提高網(wǎng)格質(zhì)量和仿真效率。網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)通過調(diào)整網(wǎng)格密度、形狀和尺寸，優(yōu)化仿真計算效率和精度。網(wǎng)格優(yōu)化策略網(wǎng)格劃分方法和技巧010203邊界條件類型選擇根據(jù)實際物理場和仿真要求，選擇正確的邊界條件類型，如力、熱、電等。邊界條件值確定根據(jù)物理場和實際情況，合理確定邊界條件的具體數(shù)值，以保證仿真結(jié)果的可靠性。邊界條件與仿真目標的關(guān)系邊界條件的設(shè)置應(yīng)與仿真目標相一致，以便準確反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)。邊界條件設(shè)置原則網(wǎng)格質(zhì)量與邊界條件關(guān)系分析網(wǎng)格密度對邊界條件的影響網(wǎng)格密度越大，邊界條件對仿真結(jié)果的影響越?。环粗?，網(wǎng)格密度越小，邊界條件對仿真結(jié)果的影響越大。邊界條件對網(wǎng)格質(zhì)量的要求邊界條件越復(fù)雜，對網(wǎng)格質(zhì)量的要求越高；反之，邊界條件越簡單，對網(wǎng)格質(zhì)量的要求越低。網(wǎng)格與邊界條件的協(xié)同作用合理的網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置可以相互補充，提高仿真精度和效率。05求解器選擇與參數(shù)設(shè)置常用求解器介紹及特點分析Abaqus適用于復(fù)雜的非線性問題，具備強大的結(jié)構(gòu)分析能力。ANSYS廣泛應(yīng)用于多物理場耦合分析，具有高效的求解速度和精度。LS-DYNA擅長動態(tài)和沖擊問題的仿真，在汽車碰撞等領(lǐng)域有顯著優(yōu)勢。COMSOLMultiphysics適用于多物理場耦合及復(fù)雜邊界條件的仿真分析。參數(shù)設(shè)置方法和技巧確定仿真目標根據(jù)實際需求，明確仿真目標和精度要求，以選擇合適的參數(shù)設(shè)置。網(wǎng)格劃分合理的網(wǎng)格劃分可以提高仿真精度，同時避免計算資源的浪費。求解器參數(shù)根據(jù)求解器特點，設(shè)置合適的迭代次數(shù)、收斂準則等參數(shù)。材料屬性準確輸入材料的物理和力學參數(shù)，以保證仿真結(jié)果的準確性。通過提高網(wǎng)格密度、優(yōu)化材料參數(shù)等方法，提高仿真精度。精度問題采用高性能計算資源，或優(yōu)化仿真模型以減少計算量。計算資源不足01020304調(diào)整求解器參數(shù)、改進網(wǎng)格質(zhì)量，或嘗試使用不同的求解器。收斂問題結(jié)合實際情況，對仿真結(jié)果進行合理解釋和驗證。結(jié)果解釋困難求解過程中可能遇到的問題及解決方案06結(jié)果分析與后處理將仿真結(jié)果與理論計算、實際實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，驗證仿真結(jié)果的正確性。仿真數(shù)據(jù)對比通過分析仿真數(shù)據(jù)的變化趨勢，預(yù)測實際產(chǎn)品性能，為設(shè)計優(yōu)化提供指導。仿真數(shù)據(jù)趨勢分析分析仿真結(jié)果對輸入?yún)?shù)的敏感性，確定關(guān)鍵參數(shù)及其影響規(guī)律。仿真數(shù)據(jù)敏感性分析結(jié)果數(shù)據(jù)解讀方法010203通過云圖展示仿真結(jié)果的空間分布情況，如應(yīng)力云圖、溫度云圖等。仿真結(jié)果云圖利用矢量圖展示仿真結(jié)果的矢量特性，如位移矢量、速度矢量等。仿真結(jié)果矢量圖通過動畫展示仿真結(jié)果的動態(tài)變化過程，便于直觀理解。仿真結(jié)果動態(tài)展示結(jié)果可視化展示技巧仿真模型誤差由于算法本身的近似性、迭代誤差等原因?qū)е碌恼`差，可通過選擇高精度算法、增加迭代次數(shù)等方法進行改進。仿真算法誤差仿真參數(shù)誤差由于輸入?yún)?shù)不準確、參數(shù)范圍設(shè)置不合理等原因?qū)е碌恼`差，可通過參數(shù)敏感性分析、參數(shù)優(yōu)化等方法進行改進。由于仿真模型簡化、假設(shè)條件等原因?qū)е碌恼`差，可通過細化模型、增加假設(shè)條件等方法進行改進。結(jié)果誤差來源分析及改進措施07總結(jié)與展望01仿真準備確定仿真目標、選擇仿真工具、準備仿真模型。CAE仿真流程回顧仿真建模根據(jù)CAD設(shè)計建立仿真模型，包括幾何建模、網(wǎng)格劃分、材料屬性定義等。仿真計算利用仿真軟件進行計算，得到仿真結(jié)果。結(jié)果分析對仿真結(jié)果進行分析，確定是否需要優(yōu)化設(shè)計。仿真報告整理仿真過程和結(jié)果，形成仿真報告，為后續(xù)工作提供參考。02030405仿真結(jié)果在實際應(yīng)用中的價值降低成本通過仿真，可以在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)潛在問題，降低實際生產(chǎn)中的試錯成本。提高效率仿真能夠快速評估不同設(shè)計方案的優(yōu)劣，提高設(shè)計效率。改進設(shè)計仿真結(jié)果可以指導設(shè)計改進，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。驗證和優(yōu)化仿真規(guī)范通過仿真結(jié)果與實際情況的對比，可以驗證和優(yōu)化仿真規(guī)范，提高仿真精度。未來CAE仿真技術(shù)發(fā)展趨勢預(yù)測仿真精度和效率提升隨著計算機技術(shù)和仿真算法的發(fā)展，仿真精度和效率將不斷提高。02040