cae的現(xiàn)狀和未來(lái)-崔俊芝院士(已修改)
2025-01-24 07:48 本頁(yè)面
【正文】 計(jì)算機(jī)輔助工程（ＣＡＥ）的現(xiàn)狀和未來(lái) 摘 要 ? 計(jì)算機(jī)輔助工程 （ CAE） 是一種迅速發(fā)展的信息技術(shù) ， 是實(shí)現(xiàn)重大工程和工業(yè)產(chǎn)品的計(jì)算分析 、 模擬仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程軟件 ， 是支持工程科學(xué)家進(jìn)行創(chuàng)新研究和工程師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的 、 最重要的工具和手段 。 本報(bào)告將扼要敘述CAE技術(shù)及其軟件的現(xiàn)狀 ， 并展望最近十年的發(fā)展趨勢(shì) 。 一．概 述 ? 計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE)，從字面上講它包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面，但是傳統(tǒng)的 CAE主要指用計(jì)算機(jī)對(duì)工程和產(chǎn)品的功能 、 性能與安全可靠性進(jìn)行計(jì)算 、優(yōu)化設(shè)計(jì) ，對(duì)未來(lái)的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺隕，改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，證實(shí)未來(lái)工程 /產(chǎn)品的可用性與可靠性。 工程師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要手段和工具 ? 工程和制造企業(yè)的生命力在于工程 /產(chǎn)品的創(chuàng)新，而對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵，除了設(shè)計(jì)思想和概念之外，最主要的技術(shù)手段，就是采用先進(jìn)可靠的CAE軟件 . 科學(xué)家進(jìn)行創(chuàng)新研究的重要手段 ? 科學(xué)計(jì)算是現(xiàn)代科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)研究的三大手段之一。它可以幫助科學(xué)家揭示用物質(zhì)實(shí)驗(yàn)手段尚不能表現(xiàn)的科學(xué)奧秘和科學(xué)規(guī)律。 ? 同時(shí)，它也是工程科學(xué)家的研究成果 理論、方法和科學(xué)數(shù)據(jù) 的歸屬之一，做成軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，成為推動(dòng)工程和社會(huì)進(jìn)步的最新生產(chǎn)力。 ? CAE軟件是迅速發(fā)展中的計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合，而形成的一種綜合性、知識(shí)密集型信息產(chǎn)品。 CAE軟件分類(lèi) ? 針對(duì)特定類(lèi)型的工程 /產(chǎn)品所開(kāi)發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化計(jì)算的軟件，稱(chēng)為專(zhuān)用 CAE軟件。 ? 可以對(duì)多種類(lèi)型的工程 /產(chǎn)品的工程行為進(jìn)行計(jì)算分析，模擬仿真，性能預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)與優(yōu)化的軟件，稱(chēng)為通用 CAE軟件。 ? 通用 CAE軟件主要由有限元軟件 、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、計(jì)算流體軟件、電磁場(chǎng)計(jì)算軟件、最優(yōu)控制軟件和其它專(zhuān)業(yè)性的計(jì)算軟件組成。 ? CAE技術(shù)已經(jīng)成熟， CAE軟件的可用性、可靠性和計(jì)算效率問(wèn)題已經(jīng)基本解決。 ? CAE與 CAD / CAM／ CAPP／ PDM / ERP軟件一起，已經(jīng)成為企業(yè)家和工程師們實(shí)現(xiàn)工程 /產(chǎn)品創(chuàng)新的得力助手和有效工具。同時(shí)，也已成為專(zhuān)家、教授進(jìn)行研究重要手段。 ? CAE與 CAD／ CAM／ CAPP／ PDM／ ERP一起，已經(jīng)成為支持工程行業(yè)和制造企業(yè)信息化的重要技術(shù)，它們已經(jīng)在提高工程 /產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研究開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期方面發(fā)揮了重要作用，成為實(shí)現(xiàn)工程 /產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)。 發(fā)展趨勢(shì) ? 擴(kuò)充 CAE功能，實(shí)現(xiàn)多結(jié)構(gòu)耦合分析，實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合分析，多尺度耦合分析，以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其材料的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算與模擬仿真。 ? 基于 Inter/Intra = Grid Computing 的 、 CAD／ CAE／ CAM / CAPP／ PDM / ERP的集成化 、 網(wǎng)絡(luò)化、 智能化 。 二．現(xiàn) 狀 ? 計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)算起源于五十年代中期 。 ? 實(shí)用的 CAE軟件誕生于七十年代初期 。 ? 從七零年到八五年的十五年 ， 是 CAE軟件的功能和算法的擴(kuò)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(zhuān)用 CAE軟件 。 ? 到八十年代后期國(guó)際上知名的 CAE軟件有 NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYN－ 3D, MARC, ASKA, DYNA, MODULEF、FASTRAN 等。 ? 國(guó)內(nèi)的 CAE軟件主要是 JIFEX, FEM, FEPS等。 ? 它們都是采用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)方法 、用 FORT
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