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CAD与CAE领域的相结合 CAD与CAE既是两个相互独立的领域，也是相互关联的领域。是产品开发设计流程中的两个阶段，提到“逆向工程，布置加强筋……”这些功能，似乎所有人都会认为这些应该是CAD软件应该具备的功能，但随着软件技术的发展以及用户工程应用需求的专业化，细分化，这些功能名词要突破狭义的理解了。一些CAE软件在试图集成这些功能，使得设计流程更加简化，提高工作效率。 CAD在早期是英文Computer Aided Drafting (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计；真正的设计是整个产品的设计，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、加工制造等。二维工程图设计只是产品设计中的一小部分；于是CAD的缩写也由Computer Aided Drafting 改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是整个产品的辅助设计。 CAE 是计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering)的英文简称，随着计算技术的发展，企业可以建立产品的数字样机，并模拟产品及零件的工况，对零件和产品进行工程校验、有限元分析和计算机仿真。在产品开发阶段，企业应用CAE能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。 有限元分析在CAE中运用最广，有限单元法的基本思想是将物体（即连续的求解域）离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加，解的近似程度将不断增大和逼近真实情况。 1 CAE软件中的设计功能 ??? CAE软件引入CAD的部分概念，是市场发展的需要，是针对设计研发手段非常有益的补充。企业设计部门，CAE部门对软件的专业性的要求越来越强烈，通用性的软件已经不能很好的满足其研发流程的需求。因此也引导软件业的转型，更多的软件商开始着眼于私人订制，为客户量身打造专业工具。使软件工具更加能发挥出其节约时间成本，人力成本，提高效率的重要作用。那么，什么是“逆向工程”、“加强筋布置”，CAE软件中“逆向工程”、“加强筋布置”引入有哪些优势呢？ ??? ●逆向工程 ??? 广义的逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。其主要目的是在不能轻易获得必要的生产信息的情况下，直接从成品分析，推导出产品的设计原理。 ??? 狭义的逆向工程是指逆向造型，采用三坐标测量仪器或CT设备对油泥模型或参照样本进行扫描，获得被捕捉的点云信息，再采用CAD软件对点云进行几何构形的设计过程。因此，在设计过程中一提到逆向技术，人们首先想到的就是具备逆向功能的CAD软件：Catia，NX，RapidForm，Geomagic Studio等等。 ??? 在众多的产品概念设计中也就形成了如下图所示的流程，在这个流程中存在哪些繁琐程序呢？ 图1 产品设计流程 ??? 如果提高逆向建模的自动化程度，并将此功能与CAD建模功能集成到CAE软件中，势必会减少数据传递次数，简化设计流程，CAE工程师完成最优结构方案后，再转给CAD工程师做工艺设计。这种CAE软件已经出现，这一方面增加了企业需求软件的选择项，同时也更加节约采购成本，人员成本，时间成本。 图2 CAE中的逆向功能 ? ●布置加强筋 ??? 结构设计中经常涉及加强筋的处理，往往CAE工程师需要把优化思想告知设计工程师，由设计工程师修改几何模型的形式改变加强筋的尺寸和布局。但有时设计工程师不能完全理解CAE工程师的想法，造成了工程反复，降低了工作效率。 ??? 如能在有限元网格模型上直接生成，编辑，布置加强筋，则会大幅度提高设计效率。 图3 有限元网格模型上直接布置加强筋 ??? 之所以可以在有限元软件中实现逆向工程，加强筋布置这一类的功能，是基于了真正的有限元网格与几何的关联技术，此技术的意义就在于将几何特征建立在网格结构基础上，由面网格单元的组合构成了面特征，网格单元边构成了线特征。 图4 有限元网格与几何的关联技术 2 CAE软件的分类与选型 ??? CAE软件的飞速发展应该是从上世纪90年代开始，由最初寥寥无几，可以数的过来的几款软件，到现在成千上百种工程软件。从CAE技术发展来看，主要有3种技