CAE /計算機輔助工程

計算機輔助工程（CAE）是使用計算機軟件來模擬性能，以便改進產(chǎn)品設(shè)計或幫助解決各種行業(yè)的工程問題。這包括產(chǎn)品，過程和制造工具的模擬，驗證和優(yōu)化。

典型的CAE過程包括前期處理，解決和后處理步驟。在預(yù)處理階段，工程師以應(yīng)用的負載或約束的形式對設(shè)計的幾何（或系統(tǒng)表示）和物理屬性以及環(huán)境進行建模。接下來，使用基礎(chǔ)物理學(xué)的適當數(shù)學(xué)公式來求解模型。在后處理階段，結(jié)果提交給工程師審查。

CAE應(yīng)用程序支持廣泛的工程學(xué)科或現(xiàn)象，包括：

?使用有限元分析（FEA）對部件和組件的應(yīng)力和動力學(xué)分析

?使用計算流體動力學(xué)（CFD）的熱和流體分析

?運動學(xué)和動力學(xué)分析機制（多體動力學(xué)）

?使用FEA或邊界元素法（BEM）的聲學(xué)分析

?1D CAE或機電一體化系統(tǒng)仿真，用于多域機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

?機械事件模擬（MES）

?控制系統(tǒng)分析

?模擬制造工藝，如鑄造，成型和模壓成型

?產(chǎn)品或過程的優(yōu)化

一些工程問題需要模擬多個現(xiàn)象以便表示基礎(chǔ)物理。解決這些問題的CAE應(yīng)用程序通常被稱為多物理解決方案。

CAE的好處

CAE的好處包括降低產(chǎn)品開發(fā)成本和時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量和耐用性。

?設(shè)計決策可以基于其對性能的影響。

?可以使用計算機模擬而不是物理原型測試來評估和改進設(shè)計，從而節(jié)省金錢和時間。

?當設(shè)計更改成本更低時，CAE可以在開發(fā)過程的早期提供性能洞察。

?CAE幫助工程團隊管理風(fēng)險并了解其設(shè)計的性能影響。

?集成CAE數(shù)據(jù)和流程管理擴展了有效地利用性能洞察和改進設(shè)計到更廣泛的社區(qū)的能力。

?通過識別和消除潛在問題。適當?shù)丶傻疆a(chǎn)品和制造開發(fā)中時，CAE可以更早的實現(xiàn)問題解決，這可以顯著降低與產(chǎn)品生命周期相關(guān)的成本。

CAE軟件

以下是CAE軟件應(yīng)用程序的示例：

Simcenter 3D是一個用于3D CAE的統(tǒng)一，可擴展，開放和可擴展的環(huán)境，具有連接到設(shè)計，一維模擬，測試和數(shù)據(jù)管理。 Simcenter通過結(jié)合同類最佳幾何編輯，關(guān)聯(lián)仿真建模和嵌入行業(yè)專業(yè)知識的多學(xué)科解決方案，加快了仿真過程。 Simcenter 3D集成了快速精確的解算器，為結(jié)構(gòu)，聲學(xué)，流量，熱，運動和復(fù)合分析，以及優(yōu)化和多物理場仿真提供動力。

NX Nastran是一個有限元解算器，可分析應(yīng)力，振動，結(jié)構(gòu)失效/耐久性，熱傳遞，噪聲/聲學(xué)和顫振/氣動彈性。

STAR-CCM +是計算流體動力學(xué)（CFD），計算固體力學(xué)（CSM），熱傳遞，粒子動力學(xué)，反應(yīng)流動，電化學(xué)，電磁學(xué)，聲學(xué)和流變學(xué)的獨立模擬解決方案。 STAR-CCM +通過一個集成的用戶界面和自動化工作流程提供準確和高效的模擬技術(shù)。這有助于分析和探索復(fù)雜的現(xiàn)實世界問題。

LMS Virtual.Lab是一種集成的有限元，邊界元和多體建模軟件，可模擬機電系統(tǒng)的實際性能。它允許您快速構(gòu)建復(fù)雜的模型，并準確地研究結(jié)構(gòu)完整性，噪聲，聲音，振動，測試結(jié)果的相關(guān)性，系統(tǒng)動力學(xué)和耐久性性能，優(yōu)化設(shè)計早在原型設(shè)計。

LMS Samtech包含一個有限元方法（FEM）求解器套件，用于模擬機械系統(tǒng)的關(guān)鍵性能工程屬性。它被設(shè)計為滿足應(yīng)用的精確要求，例如風(fēng)力渦輪機開發(fā)，轉(zhuǎn)子動力學(xué)，結(jié)構(gòu)和熱分析以及復(fù)合材料。其高端解算器處理非線性FEM和多體模擬。該軟件還具有用于管理航空工程過程的高級CAE集成平臺。

LMS Imagine.Lab可幫助您在設(shè)計周期中推動虛擬，智能系統(tǒng)設(shè)計。它提供所有必要的工具來創(chuàng)建，管理和使用模型和數(shù)據(jù)，滿足各種基于模型的系統(tǒng)工程需求。它有效地處理與機電系統(tǒng)模擬相關(guān)的具體挑戰(zhàn)。

HEEDS提供了一個高效和易于使用的設(shè)計探索框架。通過與當前的設(shè)計和仿真工具集成，可以輕松實現(xiàn)工作流程的自動化。 HEEDS自動探索設(shè)計空間，以快速識別滿足您的目標和限制的解決方案，如降低產(chǎn)品成本，同時將應(yīng)力保持在可接受的限度以下。

Femap是一個CAD獨立的，求解器中立的，Windows本地的高級工程FEA的前處理器和后處理器。它為工程師和分析師提供了FEA建模解決方案，可以輕松，準確，經(jīng)濟地處理最復(fù)雜的任務(wù)。

Solid Edge Simulation是一種內(nèi)置的FEA工具，用于設(shè)計工程師在Solid Edge環(huán)境中以數(shù)字方式驗證零件和裝配設(shè)計?；诔墒斓腇emap有限元建模技術(shù)，Solid Edge Simulation可顯著減少對原型的需求，從而降低材料和測試成本，同時節(jié)省設(shè)計時間。

CAE軟件開發(fā)人員使用以下軟件組件作為其應(yīng)用程序的基礎(chǔ)：

D-Cubed組件是六個軟件庫，可以由軟件開發(fā)商授權(quán)以集成到其產(chǎn)品中。它們提供的功能包括參數(shù)草圖，零件和裝配設(shè)計，運動模擬，碰撞檢測，間隙測量和隱藏線可視化。

Parasolid是3D幾何建模組件軟件，使基于Parasolid的產(chǎn)品的用戶能夠?qū)?fù)雜的零件和裝配進行建模。它在幾百種不同的CAD，CAM和CAE應(yīng)用程序中用作幾何引擎。