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CAE 技术 —— 3、现代产品或工程设计 （1）高效、高精度、低成本、节省能源和高性能； （2）依据理论：借助计算机和CAE（Computer Aided Engineering）软件； CAE 软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工 程管理学与现代计算机科学和技术相结合，而形成的一种综合性知识密 集型信息产品。 4、CAE 的基本概念 计算机辅助技术已经成为现代设计方法的主要手段和工具。 计算机辅助工程分析方法和软件是其中的关键技术之一。 借助CAE技术，一家英国的汽车业咨询公司TWR 15周即可完成一个紧凑型家庭轿车模型的设计、验证和制造。通过使用非线性仿真软件MSC.Dytran和MSC.Marc重现世贸大楼倒塌全过程，美国政府的研究人员们找到了为什么世贸大楼在仅仅一个小时之内就坍塌了的原因。计算机辅助工程作为一项跨学科的数值模拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。许多大型的CAE分析软件已相当成熟并已商品化，计算机模拟分析不仅在科学研究中普遍采用，而且在工程上也已达到了实用化阶段。 　　 随着科技的发展进步，产品在趋于多样化、智能化的同时，会不可避免地趋于复杂化。对于复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前,对设计方案进行精确的试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机实现，就是计算机辅助工程，即 CAE (Computer Aided Engineering)。CAE 是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，包括了工程和制造业信息化的所有方面。 5、 CAE 软件分类 CAE 软件可以分为专用 CAE 软件和通用 CAE 软件两类：针对特定类型的工程或产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化的软件，称之为专用CAE软件。从广义上说，设计人员使用自已或别人开发的小计算程序都可以认为是专用CAE软件。可以对多种类型的工程和产品的物理、力学性能进行分析、模拟和预测、评价和优化，以实现产品技术创新的软件，称之为通用CAE软件。通用 CAE 软件主要指大型通用商业化软件，如NASTRAN 、ADAMS、ANSYS、MARC、ADINA 以及 ABAQUS 等。CAE 软件的主体是有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)软件。 二. CAE的基本功能 　1、CAE软件的功能 　　 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)；频率响应和结构优化等。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。 　　 一个CAE软件的计算效率和计算结果的精度，主要决定于解法库。先进高效的求解算法与常规的求解算法，在计算效率上可能有几倍、几十倍，甚至几百倍的差异。 　　 2. CAE的作用 　 （1） 增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的合理性，减少设计成本; 　 （2） 缩短设计和分析的循环周期; 　 （3） CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；　 （4） 采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; （5） 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 　 （6） 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; （7） 进行机械事故分析，查找事故原因。 　在用CAE技术解决工程实际问题时，需要注意以下两点。 　 　(1)CAE工作是一项难度较大的工作。一项工作，不会因为有了三维实体模型和载荷就可以马上得出结果。实际上，有了三维实体模型以后，需要做大量的模型转换和修改工作才可能得到正确的分析模型，这项工作通常占到工作量的70%以上，产品复杂时可能需要更长的时间。 　　 (2)一般的CAE分析都基于结构材料无缺陷、不存在工艺问题这样一种假设。一个结构如果在使用中偶然出现问题，那可能是结构本身的原因，也可能是材料或工艺方面的原因，但如果问题重复出现，则一定是结构原因，必须进行CAE分析。如果材料和工艺方面存在问题，一般的CAE分析结论是不适用的，除非进行有关材料和工艺的专项CAE分析。 四．CAE应用与发展 1. 历史与现状 国际上早在20世纪50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局(NASA)在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的N