计算机辅助工程（CAE）.PPT.ppt

计算机辅助工程（CAE）,王建明山东大学机械工程学院CAD/CAM研究所,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,CAE方法体系,CAE方法体系数值分析工具箱,“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FLUENT,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，热力学等理论力学，机械原理，机械振动计算机三维造型（SolidEdge,Pro/E,SolidWork,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(ProductLifecyeleManagement)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