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CAE在材料科学中的应用 本课程主要内容及考试 铸造CAD/CAE建模及工艺分析 Origin在材料科学中的应用 什么是CAE？CAE是什么意思? 计算机辅助工程（CAE）是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。 一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答。 另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。 CAE技术的应用 8月17日，北京奥运会游泳比赛项目在“水立方”落下帷幕，9天内，我们见证了19项新的世界纪录和7项新的奥运会纪录的诞生，见证了泳坛巨星菲尔普斯身着“鲨鱼皮”泳衣勇夺8金的奥运传奇。 CAE技术铸就“鲨鱼皮” 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泳衣的阻力低38%! CAE技术帮助研究人员获取关于泳衣表面和形体阻力的理想方案。运动员要求理想的泳衣实现水中运动过程尽可能平滑和不受到干扰，通过采用FLUENT数值分析，研究人员得到泳衣各部位的阻力特性，并在高阻力区域布置低磨擦材料，从而使运动员在水中尽可能地产生减少阻力的流体动力。 研究人员使用FLUENT软件分析的仿真数据，精确定位运动员在水中身体的高磨擦区，通过CAE技术寻找游泳运动员在水中身体最大阻力的位置，然后在该部位采用低磨擦材料进行设计。 Felt赛车结构设计 Felt赛车公司借助CFdesign设计出的自行车称为“从未见过的最具空气动力学特性的自行车”，并且赢得了一系列世界重大赛事。 ANSYS在国家体育场设计中的应用 国家体育场是2008年第29届奥运会的主体育场，承担奥运会开、闭幕式与田径比赛，总建筑面积约为25万m2。建筑的设计使用年限为100年，其“鸟巢”结构将成为北京市的重要标志性建筑。该建筑地面以上平面呈椭圆型，长轴为332.3m，短轴为296.4m。主体结构由钢筋混凝土看台与带有可开合屋盖的大跨度钢屋盖两部分构成。屋盖的主结构由48榀桁架与中间环梁构成，支承在周边24根组合柱之上。屋盖的顶面呈鞍形，最高点高度为68.5m，最低点高度为42.8m。主桁架围绕屋盖中部的环梁放射形布置，与屋面及立面的次结构一起形成了“鸟巢”的特殊建筑造型，主场看台部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构体系，与大跨度钢结构完全脱开。 CAE在焊接结构上的应用 本课程学习基础及方法 应用Procast集成CAE仿真分析软件是一项比较复杂、对使用者要求相对较高的技术。要求软件的使用者首先要具备以下的背景知识及一定的工程实践经验，基础包括： CAD/CAE/CAM的基础知识 具有一定的有限元分析方法的理论知识 铸造工艺基础及铸件模具设计的理论 具备能熟练使用某一三维CAD软件进行三维造型的能力（ProE、UG、 Solidworks、 CATIA ） 具备一定的专业外语阅读水平 具备一定的计算机基本操作技能 本课程学习基础及方法 学习方法： 课下补充相关理论背景的基础知识、基本原理、学习分析问题的基本思路； 对软件的学习需要多实践、多阅读帮助相关内容、尤其是对三维实体CAD文件的网格划分需要投入相当多的时间和精力 国内外CAE分析师待遇情况 国外 因行业而异CAE分析师的年薪工资平均在8－10万美元，网格划分师在10万美元以上。 国内 平均在年薪7万 铸件CAD/CAE一体化技术 CAD及CAE技术已经逐渐在各行各业得到了广泛应用。CAD/CAE一体化技术一度被业界追逐并终于得到了广泛应用，为提高企业研发效率发挥了重要作用。 铸件成型CAE分析过程 首先由CAD完成设计模型，包括铸件、模具、等，通过标准格式输出模型导入CAE分析程序。然后对模型进行网格离散，以上过程称为CAE的前处理。在后处理过程中包括对铸件温度场、速度场、应力场的耦合计算，然后对结果进行显示，生成位移、应力、温度、压力分布的等值线图以及各个场的动态显示图。 实例分析（前处理过程） CAD造型设计 实例分析（前处理过程） 模型离散处理 实例分析（前处理过程） 模型离散处理（齿轮箱体） 实例分析（前处理过程） 模型离散处理 实例分析（前处理过程） 压铸参数设置 材料属性（铸