cae的現(xiàn)狀和未來-崔俊芝院士-wenkub
2023-01-27 07:48:22 本頁面
【正文】 ? 有限元模型信息自動生成 有限元分析 ? 有限單元庫， ? 材料庫及相關(guān)算法庫， ? 約束處理算法， ? 靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫及相應(yīng)的有限元系統(tǒng)組裝模塊庫， ? 單元內(nèi)物理場計算等 , ...。 ? 它們都是采用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法 、用 FORTRAN語言和數(shù)據(jù)文件管理技術(shù)，開發(fā)的結(jié)構(gòu)化軟件。 ? 實用的 CAE軟件誕生于七十年代初期 。 ? 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)計質(zhì)量，降低研究開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期方面發(fā)揮了重要作用，成為實現(xiàn)工程 /產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)。 ? 通用 CAE軟件主要由有限元軟件 、優(yōu)化設(shè)計軟件、計算流體軟件、電磁場計算軟件、最優(yōu)控制軟件和其它專業(yè)性的計算軟件組成。 ? 同時，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，成為推動工程和社會進(jìn)步的最新生產(chǎn)力。 本報告將扼要敘述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 。 一．概 述 ? 計算機輔助工程（ 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主要指用計算機對工程和產(chǎn)品的功能 、 性能與安全可靠性進(jìn)行計算 、優(yōu)化設(shè)計 ，對未來的工作狀態(tài)和運行行為進(jìn)行模擬仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺隕，改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計方案，證實未來工程 /產(chǎn)品的可用性與可靠性。 ? CAE軟件是迅速發(fā)展中的計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計算機科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合，而形成的一種綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品。 ? CAE技術(shù)已經(jīng)成熟， CAE軟件的可用性、可靠性和計算效率問題已經(jīng)基本解決。 發(fā)展趨勢 ? 擴充 CAE功能，實現(xiàn)多結(jié)構(gòu)耦合分析，實現(xiàn)多物理場耦合分析，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)計計算與模擬仿真。 ? 從七零年到八五年的十五年 ， 是 CAE軟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 CAE軟件 。 ? 近十五年 CAE的發(fā)展，不僅是擴充了軟件的功能、性能，更重要的是擴充了用戶界面，前、后處理能力；對數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進(jìn)行了重大的改造。 有限元分析子系統(tǒng) 根據(jù)工程問題的物理、力學(xué)和數(shù)學(xué)特征，有限元分析可以分解成若干個子問題子系統(tǒng) : ? 線性靜力分析子系統(tǒng) , ? 動力及高速碰撞分析子系統(tǒng) , ? 振動模態(tài)分析子系統(tǒng) , ? 非線性分析子系統(tǒng) , ? 多體耦合與接觸分析子系統(tǒng) , ? 熱分析與熱 力耦合分析子系統(tǒng) ? CAE軟件的計算分析與模擬仿真能力 ，主要決定于單元庫和材料庫的豐富和完善程度 ， 單元庫包含的單元類型越多 ，材料庫包括的材料特性種類越全 ， 其對工程 /產(chǎn)品的分析與仿真能力就越強 。 后處理 ? 有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑， ? 各種物理量的加工與顯示， ? 根據(jù)設(shè)計要求對工程 /產(chǎn)品按工程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計數(shù)據(jù)檢驗， ? 優(yōu)化設(shè)計， ? 配筋設(shè)計與繪制設(shè)計圖， …. ? 前后處理是近十多年發(fā)展最快的CAE軟件成份，它們是 CAE軟件滿足用戶需求，使通用軟件專業(yè)化、屬地化，并實現(xiàn)與 CAD、 CAM、 CAPP、 PDM等軟件無縫集成的關(guān)鍵成份； 通過 增加面向行業(yè)的數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化算法模塊 實現(xiàn)了特定行業(yè)的有效應(yīng)用 . ? ANSYS軟件通過 增設(shè)與 CAD 軟件的接口模塊，實現(xiàn)了與 Pro/Engineer，CADDS， Unigraphic
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