计算机辅助工程-CAE

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机辅助工程（,CAE）,什么是计算机辅助工程（,CAE）,CAE=,在产品的研发过程中，利用计算机进行建模及性能仿真分析,性能仿真的内容涉及产品（或系统）的力学性能（变形，应力）、热学性能、流动性能、振动特性和噪声控制等,可替代大多数昂贵而费时的物理样机实验，即用数字化样机取代传统的物理样机实验,广泛应用于各工业领域,为什么要采用,CAE,波音777的研发过程中采用,CAE,数字化样机技术，节省了大量物理样机试飞次

2、数，仅一次试飞即获得成功，每次物理样机实验需花费1亿美元,CAE,技术在汽车工业中的应用，使新车开发周期由原来的56年缩减到现在的12年,为什么要采用,CAE,美国,NASA,的喷气推进实验室（,JPL,）应用,CAE,技术成功地实现了火星探测器“勇气号”、“机遇号”在火星上的软着陆仿真分析。仿真结果预测到由于制动火箭和火星风的相互作用，使探测器在着陆时可能出现翻滚，从而改进了技术方案，保证了登陆成功,在机械工程中的应用,在土木工程中的应用,在航空工程中的应用,在电子工程中的应用,在生物工程中的应用,在毕业设计中的应用,有限元分析,在毕业设计中的应用,虚拟样机设计,先进的产品研发系统流程,方案

3、设计,建模,建模,物理建模，数学建模，计算建模,仿真,仿真,计算机仿真,，解析方法，实验方法,分析,结果可视化,照片，录像带，,计算机图形,，,虚拟现实,详细设计,物理样机制造,物理样机测试,批量生产,虚拟样机分析,CAE,方法体系,机械系统物理模型：,结构模型，机构模型,数学模型：,偏微分方程，常微分方程,数学模型：,物体运动：常微分方程，铰约束：代数方程,解析法：材料力学，弹性力学等,数值法,解析法：理论力学，机械原理等,数值法,有限差分法,FDM,有限元法,FEM,边界元法,BEM,有限体积法,FVM,无网格法,Meshfree,多体动力学,或虚拟样机,结构模型,机构模型,CAE,方法体

4、系,数值分析工具箱,“如果仅有一把锤子，解决问题的方法只能是用钉子”,有限元法,：,CAE,的最主要方法，求解问题包罗万象，几乎涵盖各个学科及各个工程领域。技术最成熟，商业软件十分丰富。如,ANSYS,NASTRAN,MAC,LS-DYNA,ABAQUS,ADINA,CAE,方法体系,数值分析工具箱,有限差分法,：最早的数值分析方法，使用结构化网格，不需要域积分，建模、计算简单。适于分析几何形状简单的问题，尤其是流动性问题。商业软件很少。,CAE,方法体系,数值分析工具箱,有限体积法,：一种特殊形式的有限元法（欧拉结构化网格）。多用于分析流体动力学问题。被大多数商业流体分析软件采用，如,FLU

5、ENT,CFX,CAE,方法体系,数值分析工具箱,边界元法,：仅在分析域的边界上划分网格，适于分析无界、连续介质问题，如声学问题和波的传播问题。商业软件很少。,CAE,方法体系,数值分析工具箱,无网格法,：是一种最新的数值分析方法。多用于分析受网格划分的限制，采用有限元法而不易解决的问题。如大变形、裂纹扩展、爆炸等，商业软件很少。,CAE,方法体系,数值分析工具箱,基于多体系统动力学的虚拟样机技术,：,针对复杂机械系统的整机性能优化技术。所建立的复杂机械系统包括机-液-控的耦合。商业分析软件包括,ADAMS,SIMPACK,DADS,与,CAE,相关的课程,材料力学，弹性力学，流体力学，热力学

6、等,理论力学，机械原理，机械振动,计算机三维造型（,SolidEdge,Pro/E,Solid Work,UG,等软件的使用）,有限元分析,（FEM）(,有限元理论及软件的使用如,ANSYS,ABAQUS,LS-DYNA),虚拟样机理论及应用,（多体系统动力学理论及虚拟样机软件的使用如,ADAMS）,无网格法理论及应用,CAE,应用现状,现有先进产品开发技术包括:,CAD/CAE/CAM/PLM(Product Lifecyele Management),CAD,已普及（要求每个工程师必须掌握）,CAM/PLM,仍处于研发阶段,CAE,在发达国家及一些大公司中利用,CAE,技术优化产品设计以降低成本，缩短研发周期已达80%95%,CAE,的应用已含盖机械工程的各个方面（包括运动分析，动力学分析，强度及稳定性分析，液压传动分析，振动和噪声的控制等）,CAE,方面的专业人才短缺（包括发达国家）,CAE,的未来,CAD/CAE/CAM/PLM,的软件被广泛应用，其价格低廉（“,CAE,计算器”）,每个工程师都具备,CAE,的知识和能力,大规模、多尺度、多场耦合分析，,虚拟工程,CAE,全球化（如中国、印度的工程师承接美国的,CAE,项目）,在线分析：基于新一代的高速因特网实现软件共享，协同分析,打好基础，做好准备，适应未来发展的需要,CAE,的未来,虚拟工程,