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cae 在产品研发中的应用 发布日期：2007 年 10 月 29 日 11 时 24 分阅读次数：22 CAE（计算机辅助工程） 分析是采用虚拟分析方法对结构（场）的性能进行模拟（仿 真），预测结构（场）的性能，优化结构（场）的设计，为产品研发提供指南，为解决实际工程问题提供依据。/CAE 在产品研发中的应用/1.CAE 应用简述/2.CAE 在汽车产品研发中的应用/3.CAE 分析能力的形成/4.CAE 分析时应注意的问题/5.提高CAE 的应用水平。 CAE 应用简述 CAE(计算机辅助工程)分析是采用虚拟分析方法对结构(场)的性能进行模拟(仿真)，预测结构(场)的性能，优化结构(场)的设计，为产品研发提供指南，为解 决实际工程问题提供依据。有限元分析(FEA)是以计算机为工具的数值计算分析方法。有限元分析是CAE 的重要组成部分，CAE 的应用首先是从有限元分析开始的。1965 年，美国的大型通用有限元分析程序MSC.NASTRAN 首先应用于航空航天。1975 年，国内开始举办有限元学习班。1980 年，美国的有限元结构分析程序 SAP5 引进我国，有限元分析开始在我国推广，逐渐成为产品研发的重要工具。有限元分析在优化结构设计、提高产品质量、减少 试验样品、缩短产品研发周期、降低产品成本等方面发挥了巨大作用，取得了明显的经济 效益。 有限元分析应用的发展与计算机软件和硬件的发展密切相关。在有限元分析应用的初 期，有限元分析程序没有前、后处理的功能，后来有限元分析有了前、后处理，其功能也在不断完善。在有限元分析没有前、后处理功能的情况下，有限元分析模型的建立和计算结果的整理都是由人工完成的。从 1995 年开始，国际上先进的三维计算机辅助设计(CAD) 软件(UG，PRO/E 等) ，和具有前、后处理功能的大型通用有限元分析程序 ( MSC.NASTRAN ，ANSYS 等)先后引进我国，设计人员实现了从二维制图到三维设计的转变。 有限元分析人员可以在结构件的三维实体几何图形上比较方便地用前处理划分网格， 建立有限元模型，在计算机求解完成后用后处理显示计算结果，计算结果的可视化(动画显 示)使计算结果一目了然。有限元分析和前、后处理功能不断发展和完善，越来越自动化和智能化，有限元分析计算结果的精度也在不断提高。以前计算机硬件落后、资源有限，有 限元分析只好采用超单元和子结构的方法对大题目进行分析。由于计算机的硬件在不断更 新换代，以前的计算机已被淘汰，有限元分析已开始广泛使用新的高档微机、工作站、服 务器或巨型机。现在，有限元分析已经很少采用超单元和子结构的分析方法，而是经常采用一个模型多用的方法，对有几十万个结点规模的题目进行分析已经是轻而易举的事情。在有限元分析广泛应用的同时，各厂矿企业、高等院校和科研单位等有关部门也开展 了 C4P(CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM)的工作，建立了计算机集成制造系统(CIMS)。国际上先进的多刚体动力学分析软件ADAMS、空气动力学(CFD)分析软件FLUENT、用于碰撞分析的LS- DYNA 软件、用于振动噪声(NVH)分析的LMS 软件、用于系统过程集成及优化分析的软件OPTIMUS 等也在我国逐渐广泛应用起来。产品研发实现了从经验设计到计算机辅助设计的转变。人们实现了多年的梦想，CAE 与 CAD 同步，CAE 指导CAD，CAE 为CAD 提供依据。现在，CAE 已广泛用于航空航天、电子电器、机械制造、材料工程、汽车、铁道、造船、水力、土木工程、医疗器械、石油化工、核能、钢铁冶金、电力、地矿、一般工业、日常生活用品、教学和科研等各个领域。 CAE 在汽车产品研发中的应用在汽车产品研发的整个过程中，CAE 分析可以对汽车 结构的强度、刚度、车辆的振动噪声(NVH)、舒适性(平顺性)、耐久性、多刚体动力学、碰撞、乘员的安全性，以及动力总成(发动机和变速箱)的性能等方面进行模拟(仿真)分析、 预测结构(场)的性能、判断设计的合理性、优化结构设计。此外，用CAE 还可以对冲压成型、铸造和锻造的工艺过程进行模拟分析，优化结构设计，解决产品质量问题。 由于汽车在批量生产以后改进设计的成本显著地高于汽车在研发初期改进设计的成 本，CAE 的模拟分析主要应用在工艺设备、模具和样车制造之前，也就是从汽车产品研发初期就开始用CAE 进行模拟分析，及时发现产品设计中的隐患，优化结构设计，提高产品质量，使汽车满足国家的法规和用户的需求。通过CAE 的优化分析，有关部门可以只对一种较优的设计方案进行试制和试验，减少试制费用，缩短新产品的研发周期，使新产品早 日投入市场，增强企业的竞争力。在汽车产品批量生产以后，CAE 分析主要用于解决汽车在使用过程中发生的质量问题。CAE、CAD 和试验