cae的現(xiàn)狀和未來-崔俊芝院士(存儲(chǔ)版)
【正文】 業(yè)化的 CAE網(wǎng)上鏈鎖店，實(shí)施網(wǎng)上經(jīng)銷、網(wǎng)上培訓(xùn)與咨詢服務(wù)，以及計(jì)算量大的工程計(jì)算網(wǎng)上運(yùn)行，使用戶能夠進(jìn)行多專業(yè) ﹑ 異地 ﹑ 協(xié)同 ﹑ 并行地設(shè)計(jì)與分析，實(shí)施工程與產(chǎn)品創(chuàng)新，必將成為 CAE軟件業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向 ? 這種網(wǎng)上鏈鎖店能否生存，關(guān)鍵在于能否建立一個(gè)自適應(yīng)于當(dāng)前社會(huì)環(huán)境的、實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和合理付費(fèi)的機(jī)制，這種機(jī)制應(yīng)該保證軟件與數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)的擁有者，能夠依據(jù)合同條款從使用者那里獲得合理的收益，并給用戶提供一個(gè)方便地調(diào)用軟件和訪問數(shù)據(jù)，以及方便合理的付費(fèi)途徑。 ? 怎么使用軟件？怎么判定計(jì)算結(jié)果？支持用戶有效地使用這些軟件的專家系統(tǒng)，將成為用戶界面的重要組成部分。 真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí) ? 隨著 DSP芯片的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形處理能力近年有了上百倍的提高，再加上三維圖形算法、圖形運(yùn)算和參數(shù)化建模的發(fā)展，快速真三維的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成熟。 微機(jī)電系統(tǒng)分析 ? 隨著多物理場、多相、多態(tài)介質(zhì)耦合理論與亞微米、納米科學(xué)的發(fā)展，以及微機(jī)電系統(tǒng)開發(fā)的強(qiáng)烈需求，專門用于微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和系統(tǒng)仿真的 CAE 軟件正在開發(fā)，不久將會(huì)問世。例如，車輛與路軌，車輛與橋梁等。 電磁場和電流分析 ? 靜態(tài)和交變態(tài)的電磁場分析， ? 電流與壓電行為分析， ? 電磁 /結(jié)構(gòu)耦合分析， ...。 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫 ? 不同的 CAE軟件采用的數(shù)據(jù)管理技術(shù)不同：文件管理系統(tǒng)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等； ? 數(shù)據(jù)庫：標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫，典型工程／產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 圖形庫，常規(guī)材料特性數(shù)據(jù)庫，相關(guān)的國家／國際標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范庫，以及有關(guān)的知識(shí)庫等 。 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(gè)子問題子系統(tǒng) : ? 線性靜力分析子系統(tǒng) , ? 動(dòng)力及高速碰撞分析子系統(tǒng) , ? 振動(dòng)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(jì)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(duì)工程 /產(chǎn)品的分析與仿真能力就越強(qiáng) 。 ? 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用 CAE軟件 。 ? CAE技術(shù)已經(jīng)成熟， CAE軟件的可用性、可靠性和計(jì)算效率問題已經(jīng)基本解決。 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)未來工程 /產(chǎn)品的可用性與可靠性。 ? 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，成為推動(dòng)工程和社會(huì)進(jìn)步的最新生產(chǎn)力。 ? 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，降低研究開發(fā)成本，縮短開發(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)。 ? 它們都是采用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)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。先進(jìn)高效的求解算法與常規(guī)的求解算法相比，在計(jì)算效率上可能有幾倍、幾十倍，甚至幾百倍的差異，特別是在并行計(jì)算機(jī)環(huán)境下運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)資料表明， CAE軟件在運(yùn)行中， 70％左右的時(shí)間是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換
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