建筑结构CAE的教案.pptxVIP

建筑结构CAE的教案第1页/共125页 2023年7月4日1.1 CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM/ERP等概念 计算机辅助工程（CAE）是一种迅速发展的信息技术，是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的、最重要的工具和手段。本部分内容将扼要叙述CAE技术及其软件的现状，并展望最近十年的发展趋势。CAD（Computer Aided Design），即计算机辅助设计，是使用计算机软件直接从事图形的绘制和结构的设计。CAM（Computer Aided Manufacturing），即计算机辅助制造，是直接用计算机辅助操纵各式各样的精密工具机器，如数控(Numerical Control；NC)机床，以制造不同的零组件。1. 计算机辅助工程（CAE）简介第2页/共125页 2023年7月4日CAE（Computer Aided Engineering），即计算机辅助工程，是用工程上分析的过程及计算方法来辅助工程师作设计后的分析或同步工程。CAPP（Computer Aided Process Planning），即计算机辅助工艺过程设计，通常指机械产品零件制造工艺过程的计算机辅助设计与文档编制。它被公认为是CAD/CAM真正集成的关键，是许多先进制造系统的技术基础之一。PDM（Product Development Management），即产品开发管理，是在逻辑上将各种CAx信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制产品的整个开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。第3页/共125页 2023年7月4日ERP（Enterprise Resources Planning），即企业资源计划，是基于计算机技术和管理科学的必威体育精装版发展，从理论和实际两个方面，提供的企业（以制造业为代表）整体经营管理解决方案。从字面上讲CAE包括工程和制造业信息化的所有方面，但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程/产品的可用性与可靠性。1.2 CAE概述第4页/共125页 2023年7月4日工程师进行创新设计的重要手段和工具工程和制造企业的生命力在于工程/产品的创新，而对于工程师来说，实现创新的关键，除了设计思想和概念之外，最主要的技术手段就是采用先进可靠的CAE软件。科学家进行创新研究的重要手段科学计算是现代科学家进行科学和技术研究的重要手段，它可以帮助科学家揭示用物质实验手段尚不能表现的科学奥秘和科学规律。同时，它也是工程科学家的研究成果——理论、方法和科学数据——的归属之一，做成软件和数据库，成为推动工程和社会进步的必威体育精装版生产力。第5页/共125页 2023年7月4日CAE的发展与分类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。CAE软件分类在技术种类方面，CAE软件可采用有限元法（Finite Element Method）边界元法（Boundary Element Method）有限差分法（Finite Difference Method）根据其应用范围，CAE软件可分为针对特定类型的工程/产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化计算的软 件，称为专用CAE软件。可以对多种类型的工程/产品的工程行为进行计算分析，模拟仿真，性能预测 、评价与优化的软件，称为通用CAE软件。第6页/共125页 2023年7月4日 通用CAE软件软件主要由有限元软件、优化设计软件、计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件和其它专业性的计算软件组成。CAE软件历史、现状发展历史计算机辅助工程计算起源于五十年代中期。实用的CAE软件诞生于七十年代初期。从七零年到八五年的十五年，是CAE软件的功能和算法的扩充和完善期，到八十年代中期，逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件。到八十年代后期国际上知名的CAE软件有NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、DYN－3D、MARC、ASKA、DYNA、MODULEF、FASTRAN等。国内的CAE软件主要是JIFEX、FEM、FEPS……等。第7页/共125页 2023年7月4日目前的CAE软件一般都是采用结构化软件设计方法、用FORTRAN语言和数据文件管理技术，开发的结构化软件。近十五年CAE的发展，不仅是扩充了软件的功能、性能，更重要的是扩充了用户界面，前、后处理能力；对数据管理和图形部份，进行了重大的改造。新增的软件成分大都采用了面向对