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圣火点燃了CAE，而CAE照亮了奥运。“鲨鱼皮”夺走了多少人的目光? “鸟巢”照亮了多少明星?这仅仅是开始，大飞机、嫦娥三号、月球车……，更多精彩正在来临…… 谢谢大家！ * 奥运竞技场上的胜负或许只在0.01秒的差距，而这个差距足以改写奥林匹克历史。CAE仿真技术恰恰可以帮助设计者创造奇迹。我们知道水的阻力是运动员提高游泳速度的最大障碍，它的流动方式是决定泳速的关键因素，因此降低水的阻力自然成为帮助游泳运动员提高成绩的最有效途径，它同时也是最具难度的一项工作。而应用CAE仿真技术的“鲨鱼皮”泳衣却令人难以置信地比普通Lycra泳衣的阻力低38%!在游泳比赛中那看上去哪怕是0.01秒的突破都难以企及的情况下，38%将意味着什么? 　　 * CAE的综述 CAE的综述 CAE的概念 CAE的简述 CAE定义：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结构力学性能，以及优化结构性能等。 CAE的简述 CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动 力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。 CAE的简述 静态结构分析 动态分析 线性 非线性 结构（固体） 流体 电磁 CAE 的 应 用 研究对象 研究问题 物理场 CAE的核心 CAE的核心：有限元法 原理：将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。 CAE的核心 CAE主要软件 Ansys，很经典的CAE，国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域 Hyperworks，主要做前处理（分单元加载荷加约束）和后处理（看输出结果和仿真） UG，具有CAD/CAE/CAM 等多种功能 CAE的核心 结构分析 CAE的核心 步骤1：剖分 　　将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合．元素（单元）的形状原则上是任意的．二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等．每个单元的顶点称为节点（或结点）． CAE的核心 步骤2：单元分析 　　进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数 CAE的核心 步骤3：求解近似变分方程 　　用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。 CAE的核心 连接杆部件 理想化部件 网格化部件 结果显示 移去某些设计特征 例如：孔 CTETRA 设置为 10单元 材料、载荷、约束 基本流程 CAE的综述 ANSYS在 鸟巢设计中的应用 “鲨鱼皮”背后的神秘技术 CAE的应用实例 。“每一根钢梁放在哪里，如何连接，角度怎样，还要保证整体设计的美观，保证身处其中的观众的舒适性，保证8级地震的抗震需要……” 这些问题怎么解决？ CAE仿真技术能够最方便最完美地预见和解决设计与建造中的问题 ANSYS在 鸟巢设计中的应用 采用ANSYS软件的理由 ANSYS有丰富的单元库 ANSYS具有节点耦合和设置刚域功能 ANSYS还具有单元的生死功能，通过设置单元的生死达到模拟结构施工过程的目的。 ANSYS是个开放的有限元平台，提供了APDL，UIDL等开发工具，可以让用户自己开发专业模块。 ANSYS在 鸟巢设计中的应用 ANSYS在大型复杂结构的设计中可以发挥重大作用，用户可以通过其开放的有限元平台单独开发行业模块，解决工程中的特殊复杂问题。 结构分析 计算模型及假定 1)整体模型中所有构件都采用ANSYS中beam4单元。 2)曲梁和弧梁用多段直线梁单元模拟。 静力分析 结构的主要荷载包括：恒荷载、活荷载，雪荷载、风荷载、温度作用。 结构分析 抗震分析 结构的设防烈度为8度，设计地震分组为第一组。工程场地为III类。地震分析采用振型分解反应谱法，地震作用效应采用CQC法。整体模型取振型120个，图2为其主振型图。 图2?? 结构振型图 结构分析 加肋构件的有限元分析 在国家体育场设计过程中，为了减轻结构的自重，对于受力较小的次结构构件，有两种设计方案 一种是采用格构式构件加外覆装饰性薄钢板的做法。 另外一种是考虑在箱型截面构件内部采用设置横向和纵向加劲肋的办法。 因此设计人员专门研究了加肋构件和非加肋构件的承载力 加肋构件的有限元分析 以Q345钢材的焊接箱形构□1000×1200×8×