CAE的綜述課件

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1、2021-10-22CAE的綜述1第七組：CAE的綜述CAE的簡介CAE的基本過程CAE分析的步驟CAE 作用 2021-10-22CAE的綜述2一、CAE的簡介 CAE(Computer Aided Engineering）是用計算機輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。2021-10-22CAE的綜述3 CAE系統(tǒng)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，即將實際結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對實際結(jié)構(gòu)的

2、分析，這樣可以解決很多實際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題2021-10-22CAE的綜述42、CAE的基本過程2021-10-22CAE的綜述53、CAE分析的步驟前處理：對工程或產(chǎn)品進行建模，建立合理的有限元分析模型。有限元分析：對有限元模型進行單元特性分析、有限元單元組裝、有限元系統(tǒng)求解和有限元結(jié)果生成。后處理：根據(jù)工程或產(chǎn)品模型與設(shè)計要求，對有限元分析結(jié)果進行用戶所要求的加工、檢查，并以圖形方式提供給用戶，輔助用戶判定計算結(jié)果與設(shè)計方案的合理性2021-10-22CAE的綜述64、CAE的作用增加設(shè)計功能，借助計算機分析計算，確保產(chǎn)品設(shè)計的合理性，減少設(shè)計成本；縮短設(shè)計和分析

3、的循環(huán)周期；CAE分析起到的“虛擬樣機”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計中資源消耗極大的“物理樣機驗證設(shè)計”過程，虛擬樣機作用能預(yù)測產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的可靠性；采用優(yōu)化設(shè)計，找出產(chǎn)品設(shè)計最佳方案，降低材料的消耗或成本；在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經(jīng)費；進行機械事故分析，查找事故原因。CAE的綜述CAE的功能結(jié)構(gòu)CAE的綜述計算機輔助工程計劃管理包括工程項目的可行性論證、標(biāo)書、成本與報價、工程計劃進度、各子項工程計劃與進度、預(yù)決算報告等。計算機輔助工程設(shè)計包括工程的設(shè)計指標(biāo)、工程設(shè)計的有關(guān)參數(shù)及CAD系統(tǒng)，在CAD系統(tǒng)中應(yīng)強調(diào)設(shè)計人員的主導(dǎo)作用，同時

4、注重計算機所提供的支撐與幫助，以在最短的時間內(nèi)拿出最優(yōu)的設(shè)計方案來。同時，還要注意設(shè)計數(shù)據(jù)的提取和保存，以使其有效地服務(wù)于工程的整個生命周期。計算機輔助施工管理包括工程進度、工程質(zhì)量、施工安全、施工現(xiàn)場、施工人員、物料供給等方面的管理、控制和調(diào)度。它涉及到工程管理學(xué)、運籌學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、質(zhì)量控制等科學(xué)技術(shù)。工程文檔管理是指在一個工程運行過程中將提交的各類文檔進行收集管理控制的過程。CAE的綜述關(guān)鍵技術(shù)CAE的綜述計算機圖形技術(shù)CAE系統(tǒng)中表達信息的主要形式是圖形，特別是工程圖。在CAE運行的過程中，用戶與計算機之間的信息交流是非常重要的。交流的主要手段之一是計算機圖形。所以，計算機圖形技術(shù)是CAE

5、系統(tǒng)的基礎(chǔ)和主要組成部分。CAE的綜述工程設(shè)計項目和機械產(chǎn)品都是三維空間的形體。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員構(gòu)思形成的也是三維形體。CAE技術(shù)中的三維實體造型就是在計算機內(nèi)建立三維形體的幾何模型，記錄下該形體的點、棱邊、面的幾何形狀及尺寸，以及各點、邊、面間的連接關(guān)系。CAE的綜述數(shù)據(jù)交換技術(shù)CAE系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，個個功能模塊都是系統(tǒng)有機的組成部分，它們都應(yīng)有統(tǒng)一的幾類數(shù)據(jù)表示格式，是不同的子系統(tǒng)間、不同模塊間的數(shù)據(jù)交換順利進行，充分發(fā)揮應(yīng)用軟件的效益，而且應(yīng)具有較強的系統(tǒng)可擴展性和軟件的可再用性，以提高CAE系統(tǒng)的生產(chǎn)率。各種不同的CAE系統(tǒng)之間為了信息交換及資源共享的目的，也應(yīng)建立CAE系統(tǒng)

6、軟件均應(yīng)遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)有GKS、IGES、PDES、STEP等。CAE的綜述CAE的綜述管理信息系統(tǒng)Economics Psychological工程管理的成敗，取決于能否做出有效的決策。一定的管理方法和管理手段是一定社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的產(chǎn)物。市場經(jīng)濟環(huán)境中企業(yè)的競爭不僅是人才與技術(shù)的競爭，而且是管理水平、經(jīng)營方針的競爭，是管理決策的競爭。決策的依據(jù)和出發(fā)點取決于信息的質(zhì)量。CAE的綜述CAE軟件通用類軟件系統(tǒng)通用類軟件系統(tǒng)可對多種類型的工程和產(chǎn)品的物可對多種類型的工程和產(chǎn)品的物理力學(xué)性能進行分析、模擬、預(yù)測、評價和優(yōu)化，理力學(xué)性能進行分析、模擬、預(yù)測、評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)

7、產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著以實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著稱；稱；專用類軟件系統(tǒng)專用類軟件系統(tǒng)針對特定類型的工程或者產(chǎn)品所針對特定類型的工程或者產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測和優(yōu)化的軟件，開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測和優(yōu)化的軟件，因在某個領(lǐng)域的應(yīng)用而見長；因在某個領(lǐng)域的應(yīng)用而見長；通常分類通常分類CAE的綜述MSCAnsysAbaqusAdinaAlgorI-deasLs-dynaCosmolESI系列系列通用類軟件通用類軟件專用類軟件專用類軟件計算流體計算流體建筑結(jié)構(gòu)類建筑結(jié)構(gòu)類鋼結(jié)構(gòu)類鋼結(jié)構(gòu)類多體動力學(xué)類多體動力學(xué)類結(jié)構(gòu)優(yōu)化類結(jié)構(gòu)優(yōu)化類轉(zhuǎn)子動力學(xué)類轉(zhuǎn)子動力學(xué)類聲場類

8、聲場類電磁場類電磁場類鑄造類鑄造類前后處理類前后處理類CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-ANSYS-ANSYSANSYSANSYS是一個功能強大的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，可用來求解結(jié)是一個功能強大的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，可用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。已廣泛應(yīng)用于航空航天、構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機械、微機電汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機械、微機電系統(tǒng)、運動器械等領(lǐng)域。系統(tǒng)、運動器械等領(lǐng)域。CAE的綜述ANSYS的主要產(chǎn)品 主要產(chǎn)品有：主要產(chǎn)品有：

9、 Mechanical-ansysMechanical-ansys結(jié)構(gòu)分析模塊結(jié)構(gòu)分析模塊 CFXCFXansysansys流體動力學(xué)分析模塊流體動力學(xué)分析模塊 EMAGEMAGansysansys電磁場分析模塊電磁場分析模塊 FEKOFEKOansysansys大尺寸高頻電磁場分析模塊大尺寸高頻電磁場分析模塊 WorkbenchWorkbenchansysansys協(xié)同仿真環(huán)境協(xié)同仿真環(huán)境 ICEM-CFDICEM-CFDansys CFDansys CFD的前后處理器的前后處理器 DesignModelerDesignModeleransysansys全參數(shù)化實體建模模塊全參數(shù)化實體建模模

10、塊CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-AbaqusABAQUS通用線性/非線性分析軟件，包括十分豐富的、可模擬任意實際形狀的單元庫，并與之對應(yīng)擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬大多數(shù)典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮有彈性的泡沫材料以及類似于土和巖石等地質(zhì)材料。CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-AbaqusCAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-Abaqus 主要模塊有： ABAQUS/CAE通用前處理模塊 ABAQUS/Stand

11、ard 通用分析模塊 ABAQUS/Explicit 顯式分析求解模塊 ABAQUS/Aqua 海洋平臺、管道和海底電纜系統(tǒng)提供波動載荷、拖力和浮力的計算 ABAQUS/Design 設(shè)計靈敏度分析模塊CAE的綜述CAE技術(shù)鑄就“鯊魚皮” 應(yīng)用CAE仿真技術(shù)的“鯊魚皮”泳衣卻令人難以置信地比普通泳衣的阻力低38%!在游泳比賽中那看上去哪怕是0.01秒的突破都難以企及的情況下，38%將意味著什么?CAE的綜述CAE技術(shù)分析“鯊魚皮”泳衣性能 CAE技術(shù)恰好可以幫助研究人員獲取關(guān)于泳衣表面和形體阻力的理想方案 運動員要求理想的泳衣實現(xiàn)水中運動過程盡可能平滑和不受到干擾，因此經(jīng)CAE軟件FLUENT

12、數(shù)值分析，研究人員能夠得到泳衣各部位的阻力特性，并在高阻力區(qū)域布置Lzr Panels(低磨擦材料)，從而使運動員在水中盡可能地產(chǎn)生減少阻力的流體動力CAE的綜述CAE技術(shù)分析“鯊魚皮”泳衣性能 當(dāng)應(yīng)用CAE技術(shù)的時候，計算機能夠預(yù)測運動員身體周圍每處水的速度、應(yīng)力以及壓力。阻力高的區(qū)域用紅色顯示，以此表明泳衣上哪些部分需要進行改進研究人員使用FLUENT軟件分析的仿真數(shù)據(jù)，精確定位運動員在水中身體的高磨擦區(qū)，通過CAE技術(shù)尋找游泳運動員在水中身體最大阻力的位置，然后在該部位采用低磨擦材料進行設(shè)計。CAE的綜述現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 計算機輔助工程計算起源于五十年計算機輔助工程計算起源于五十年代中期。代中

13、期。 實用的實用的CAECAE軟件誕生于七十年代初期。軟件誕生于七十年代初期。 從七零年到八五年的十五年，是從七零年到八五年的十五年，是CAECAE軟軟件的功能和算法的擴充和完善期，到八十年件的功能和算法的擴充和完善期，到八十年代中期，逐步形成了商品化的通用和專用代中期，逐步形成了商品化的通用和專用CAECAE軟件。軟件。2021-10-22CAE的綜述 到八十年代后期國際上知名的到八十年代后期國際上知名的CAECAE軟軟件有件有NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYNADYNA3D, MARC, ASKA, DYNA, 3D, M

14、ARC, ASKA, DYNA, MODULEFMODULEF、FASTRAN FASTRAN 等。等。國內(nèi)的國內(nèi)的CAECAE軟件主要是軟件主要是JIFEX, FEM, JIFEX, FEM, FEPS, FEPS, 等。等。 2021-10-22CAE的綜述 近十五年近十五年CAECAE的發(fā)展，不僅是擴的發(fā)展，不僅是擴充了軟件的功能、性能，更重要的是充了軟件的功能、性能，更重要的是擴充了用戶界面，前、后處理能力；擴充了用戶界面，前、后處理能力；對數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進行了重大對數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進行了重大的改造。新增的軟件成分大都采用了的改造。新增的軟件成分大都采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和

15、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和C+C+語言。語言。2021-10-22CAE的綜述目前國際上先進目前國際上先進CAECAE軟件功能軟件功能 靜力和擬靜力的線性與非線性分析靜力和擬靜力的線性與非線性分析 線性與非線性動力分析線性與非線性動力分析 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析 電磁場和電流分析電磁場和電流分析 流體計算流體計算 聲場與波的傳波計算，聲場與波的傳波計算，。2021-10-22CAE的綜述CAE力學(xué)分析CAE的綜述CAE模流分析CAE的綜述發(fā)發(fā) 展展 趨趨 勢勢功能功能性能性能軟件技術(shù)軟件技術(shù)用戶界面與智能化用戶界面與智能化CAE的綜述功能功能 可變形體與多體耦合分析，可變形體與多體耦合分析

16、， 多相多態(tài)介質(zhì)耦合分析，多相多態(tài)介質(zhì)耦合分析， 多物理場耦合分析，多物理場耦合分析， 多尺度耦合分析，多尺度耦合分析， 從材料設(shè)計到工程從材料設(shè)計到工程/ /產(chǎn)品設(shè)計、集仿真與優(yōu)化于產(chǎn)品設(shè)計、集仿真與優(yōu)化于一體的一體的CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)， 微機電系統(tǒng)分析。微機電系統(tǒng)分析。2021-10-22CAE的綜述 性能性能基于超級計算機和計算機群基于超級計算機和計算機群的并行計算的并行計算CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)，基于網(wǎng)格計算的基于網(wǎng)格計算的CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)，基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持協(xié)同工作的協(xié)同工作的CAECAE系統(tǒng)系統(tǒng)2021-10-22CAE的綜述 軟件技術(shù)軟件技

17、術(shù)真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實，真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實，基于基于InternetInternet和和Grid computingGrid computing的的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及工程數(shù)據(jù)庫。工程數(shù)據(jù)庫。2021-10-22CAE的綜述用戶界面用戶界面 多媒體用戶界面多媒體用戶界面 智能化用戶界面智能化用戶界面2021-10-22CAE的綜述多媒體用戶界面多媒體用戶界面 計算機圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，狹義的語計算機圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，狹義的語音輸入輸出已成現(xiàn)實，計算機視覺系統(tǒng)已能音輸入輸出已成現(xiàn)實，計算機視覺系統(tǒng)已能在一定范圍內(nèi)分析體態(tài)、眼神和手勢，隱含信

18、在一定范圍內(nèi)分析體態(tài)、眼神和手勢，隱含信息請求的數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)也已冒泡，會聽、看、息請求的數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)也已冒泡，會聽、看、說、寫和學(xué)習(xí)的計算機即將聞世，這些多媒體說、寫和學(xué)習(xí)的計算機即將聞世，這些多媒體技術(shù)一定會使未來技術(shù)一定會使未來CAECAE軟件的用戶界面具有更強軟件的用戶界面具有更強的直觀、直感和直覺性，給用戶帶來極大便利的直觀、直感和直覺性，給用戶帶來極大便利2021-10-22CAE的綜述智能化用戶界面智能化用戶界面 CAECAE軟件是一個多學(xué)科交叉的、綜合性的知軟件是一個多學(xué)科交叉的、綜合性的知識密集型產(chǎn)品，它由數(shù)百到數(shù)千個算法模塊組識密集型產(chǎn)品，它由數(shù)百到數(shù)千個算法模塊組成，其數(shù)據(jù)庫存放著眾多的設(shè)計方案、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，其數(shù)據(jù)庫存放著眾多的設(shè)計方案、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以及判定設(shè)計和計件，行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以及判定設(shè)計和計算結(jié)果正確與否的知識性規(guī)則。算結(jié)果正確與否的知識性規(guī)則。 怎么使用軟件？怎么判定計算結(jié)果？支持怎么使用軟件？怎么判定計算結(jié)果？支持用戶有效地使用這些軟件的專家系統(tǒng)，將成為用戶有效地使用這些軟件的專家系統(tǒng)，將成為用戶界面的重要組成部分。用戶界面的重要組成部分。2021-10-22CAE的綜述2021-10-22謝謝