CAE的綜述課件

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1、2021-10-22CAE的綜述1第七組：CAE的綜述CAE的簡(jiǎn)介CAE的基本過(guò)程CAE分析的步驟CAE 作用 2021-10-22CAE的綜述2一、CAE的簡(jiǎn)介 CAE(Computer Aided Engineering）是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題的一種近似數(shù)值分析方法。2021-10-22CAE的綜述3 CAE系統(tǒng)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，即將實(shí)際結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過(guò)對(duì)離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來(lái)替代對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的

2、分析，這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無(wú)法解決的復(fù)雜問(wèn)題2021-10-22CAE的綜述42、CAE的基本過(guò)程2021-10-22CAE的綜述53、CAE分析的步驟前處理：對(duì)工程或產(chǎn)品進(jìn)行建模，建立合理的有限元分析模型。有限元分析：對(duì)有限元模型進(jìn)行單元特性分析、有限元單元組裝、有限元系統(tǒng)求解和有限元結(jié)果生成。后處理：根據(jù)工程或產(chǎn)品模型與設(shè)計(jì)要求，對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行用戶所要求的加工、檢查，并以圖形方式提供給用戶，輔助用戶判定計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)方案的合理性2021-10-22CAE的綜述64、CAE的作用增加設(shè)計(jì)功能，借助計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，減少設(shè)計(jì)成本；縮短設(shè)計(jì)和分析

3、的循環(huán)周期；CAE分析起到的“虛擬樣機(jī)”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中資源消耗極大的“物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)”過(guò)程，虛擬樣機(jī)作用能預(yù)測(cè)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的可靠性；采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)最佳方案，降低材料的消耗或成本；在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題；模擬各種試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。CAE的綜述CAE的功能結(jié)構(gòu)CAE的綜述計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)劃管理包括工程項(xiàng)目的可行性論證、標(biāo)書(shū)、成本與報(bào)價(jià)、工程計(jì)劃進(jìn)度、各子項(xiàng)工程計(jì)劃與進(jìn)度、預(yù)決算報(bào)告等。計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)包括工程的設(shè)計(jì)指標(biāo)、工程設(shè)計(jì)的有關(guān)參數(shù)及CAD系統(tǒng)，在CAD系統(tǒng)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員的主導(dǎo)作用，同時(shí)

4、注重計(jì)算機(jī)所提供的支撐與幫助，以在最短的時(shí)間內(nèi)拿出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案來(lái)。同時(shí)，還要注意設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的提取和保存，以使其有效地服務(wù)于工程的整個(gè)生命周期。計(jì)算機(jī)輔助施工管理包括工程進(jìn)度、工程質(zhì)量、施工安全、施工現(xiàn)場(chǎng)、施工人員、物料供給等方面的管理、控制和調(diào)度。它涉及到工程管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、質(zhì)量控制等科學(xué)技術(shù)。工程文檔管理是指在一個(gè)工程運(yùn)行過(guò)程中將提交的各類(lèi)文檔進(jìn)行收集管理控制的過(guò)程。CAE的綜述關(guān)鍵技術(shù)CAE的綜述計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)CAE系統(tǒng)中表達(dá)信息的主要形式是圖形，特別是工程圖。在CAE運(yùn)行的過(guò)程中，用戶與計(jì)算機(jī)之間的信息交流是非常重要的。交流的主要手段之一是計(jì)算機(jī)圖形。所以，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)是CAE

5、系統(tǒng)的基礎(chǔ)和主要組成部分。CAE的綜述工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目和機(jī)械產(chǎn)品都是三維空間的形體。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員構(gòu)思形成的也是三維形體。CAE技術(shù)中的三維實(shí)體造型就是在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立三維形體的幾何模型，記錄下該形體的點(diǎn)、棱邊、面的幾何形狀及尺寸，以及各點(diǎn)、邊、面間的連接關(guān)系。CAE的綜述數(shù)據(jù)交換技術(shù)CAE系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)，個(gè)個(gè)功能模塊都是系統(tǒng)有機(jī)的組成部分，它們都應(yīng)有統(tǒng)一的幾類(lèi)數(shù)據(jù)表示格式，是不同的子系統(tǒng)間、不同模塊間的數(shù)據(jù)交換順利進(jìn)行，充分發(fā)揮應(yīng)用軟件的效益，而且應(yīng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)可擴(kuò)展性和軟件的可再用性，以提高CAE系統(tǒng)的生產(chǎn)率。各種不同的CAE系統(tǒng)之間為了信息交換及資源共享的目的，也應(yīng)建立CAE系統(tǒng)

6、軟件均應(yīng)遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)有GKS、IGES、PDES、STEP等。CAE的綜述CAE的綜述管理信息系統(tǒng)Economics Psychological工程管理的成敗，取決于能否做出有效的決策。一定的管理方法和管理手段是一定社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的產(chǎn)物。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不僅是人才與技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，而且是管理水平、經(jīng)營(yíng)方針的競(jìng)爭(zhēng)，是管理決策的競(jìng)爭(zhēng)。決策的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)取決于信息的質(zhì)量。CAE的綜述CAE軟件通用類(lèi)軟件系統(tǒng)通用類(lèi)軟件系統(tǒng)可對(duì)多種類(lèi)型的工程和產(chǎn)品的物可對(duì)多種類(lèi)型的工程和產(chǎn)品的物理力學(xué)性能進(jìn)行分析、模擬、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，理力學(xué)性能進(jìn)行分析、模擬、預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)

7、產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著稱(chēng)；稱(chēng)；專(zhuān)用類(lèi)軟件系統(tǒng)專(zhuān)用類(lèi)軟件系統(tǒng)針對(duì)特定類(lèi)型的工程或者產(chǎn)品所針對(duì)特定類(lèi)型的工程或者產(chǎn)品所開(kāi)發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化的軟件，開(kāi)發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化的軟件，因在某個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用而見(jiàn)長(zhǎng)；因在某個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用而見(jiàn)長(zhǎng)；通常分類(lèi)通常分類(lèi)CAE的綜述MSCAnsysAbaqusAdinaAlgorI-deasLs-dynaCosmolESI系列系列通用類(lèi)軟件通用類(lèi)軟件專(zhuān)用類(lèi)軟件專(zhuān)用類(lèi)軟件計(jì)算流體計(jì)算流體建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)多體動(dòng)力學(xué)類(lèi)多體動(dòng)力學(xué)類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化類(lèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化類(lèi)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)類(lèi)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)類(lèi)聲場(chǎng)類(lèi)

8、聲場(chǎng)類(lèi)電磁場(chǎng)類(lèi)電磁場(chǎng)類(lèi)鑄造類(lèi)鑄造類(lèi)前后處理類(lèi)前后處理類(lèi)CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-ANSYS-ANSYSANSYSANSYS是一個(gè)功能強(qiáng)大的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可用來(lái)求解結(jié)是一個(gè)功能強(qiáng)大的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。已廣泛應(yīng)用于航空航天、構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域。系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域。CAE的綜述ANSYS的主要產(chǎn)品 主要產(chǎn)品有：主要產(chǎn)品有：

9、 Mechanical-ansysMechanical-ansys結(jié)構(gòu)分析模塊結(jié)構(gòu)分析模塊 CFXCFXansysansys流體動(dòng)力學(xué)分析模塊流體動(dòng)力學(xué)分析模塊 EMAGEMAGansysansys電磁場(chǎng)分析模塊電磁場(chǎng)分析模塊 FEKOFEKOansysansys大尺寸高頻電磁場(chǎng)分析模塊大尺寸高頻電磁場(chǎng)分析模塊 WorkbenchWorkbenchansysansys協(xié)同仿真環(huán)境協(xié)同仿真環(huán)境 ICEM-CFDICEM-CFDansys CFDansys CFD的前后處理器的前后處理器 DesignModelerDesignModeleransysansys全參數(shù)化實(shí)體建模模塊全參數(shù)化實(shí)體建模模

10、塊CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-AbaqusABAQUS通用線性/非線性分析軟件，包括十分豐富的、可模擬任意實(shí)際形狀的單元庫(kù)，并與之對(duì)應(yīng)擁有各種類(lèi)型的材料模型庫(kù)，可以模擬大多數(shù)典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮有彈性的泡沫材料以及類(lèi)似于土和巖石等地質(zhì)材料。CAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-AbaqusCAE的綜述幾種典型幾種典型CAECAE軟件的介紹軟件的介紹-Abaqus-Abaqus 主要模塊有： ABAQUS/CAE通用前處理模塊 ABAQUS/Stand

11、ard 通用分析模塊 ABAQUS/Explicit 顯式分析求解模塊 ABAQUS/Aqua 海洋平臺(tái)、管道和海底電纜系統(tǒng)提供波動(dòng)載荷、拖力和浮力的計(jì)算 ABAQUS/Design 設(shè)計(jì)靈敏度分析模塊CAE的綜述CAE技術(shù)鑄就“鯊魚(yú)皮” 應(yīng)用CAE仿真技術(shù)的“鯊魚(yú)皮”泳衣卻令人難以置信地比普通泳衣的阻力低38%!在游泳比賽中那看上去哪怕是0.01秒的突破都難以企及的情況下，38%將意味著什么?CAE的綜述CAE技術(shù)分析“鯊魚(yú)皮”泳衣性能 CAE技術(shù)恰好可以幫助研究人員獲取關(guān)于泳衣表面和形體阻力的理想方案 運(yùn)動(dòng)員要求理想的泳衣實(shí)現(xiàn)水中運(yùn)動(dòng)過(guò)程盡可能平滑和不受到干擾，因此經(jīng)CAE軟件FLUENT

12、數(shù)值分析，研究人員能夠得到泳衣各部位的阻力特性，并在高阻力區(qū)域布置Lzr Panels(低磨擦材料)，從而使運(yùn)動(dòng)員在水中盡可能地產(chǎn)生減少阻力的流體動(dòng)力CAE的綜述CAE技術(shù)分析“鯊魚(yú)皮”泳衣性能 當(dāng)應(yīng)用CAE技術(shù)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)能夠預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)員身體周?chē)刻幩乃俣?、?yīng)力以及壓力。阻力高的區(qū)域用紅色顯示，以此表明泳衣上哪些部分需要進(jìn)行改進(jìn)研究人員使用FLUENT軟件分析的仿真數(shù)據(jù)，精確定位運(yùn)動(dòng)員在水中身體的高磨擦區(qū)，通過(guò)CAE技術(shù)尋找游泳運(yùn)動(dòng)員在水中身體最大阻力的位置，然后在該部位采用低磨擦材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。CAE的綜述現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)算起源于五十年計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)算起源于五十年代中期。代中

13、期。 實(shí)用的實(shí)用的CAECAE軟件誕生于七十年代初期。軟件誕生于七十年代初期。 從七零年到八五年的十五年，是從七零年到八五年的十五年，是CAECAE軟軟件的功能和算法的擴(kuò)充和完善期，到八十年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)用代中期，逐步形成了商品化的通用和專(zhuān)用CAECAE軟件。軟件。2021-10-22CAE的綜述 到八十年代后期國(guó)際上知名的到八十年代后期國(guó)際上知名的CAECAE軟軟件有件有NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYNADYNA3D, MARC, ASKA, DYNA, 3D, M

14、ARC, ASKA, DYNA, MODULEFMODULEF、FASTRAN FASTRAN 等。等。國(guó)內(nèi)的國(guó)內(nèi)的CAECAE軟件主要是軟件主要是JIFEX, FEM, JIFEX, FEM, FEPS, FEPS, 等。等。 2021-10-22CAE的綜述 近十五年近十五年CAECAE的發(fā)展，不僅是擴(kuò)的發(fā)展，不僅是擴(kuò)充了軟件的功能、性能，更重要的是充了軟件的功能、性能，更重要的是擴(kuò)充了用戶界面，前、后處理能力；擴(kuò)充了用戶界面，前、后處理能力；對(duì)數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進(jìn)行了重大對(duì)數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進(jìn)行了重大的改造。新增的軟件成分大都采用了的改造。新增的軟件成分大都采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和

15、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和C+C+語(yǔ)言。語(yǔ)言。2021-10-22CAE的綜述目前國(guó)際上先進(jìn)目前國(guó)際上先進(jìn)CAECAE軟件功能軟件功能 靜力和擬靜力的線性與非線性分析靜力和擬靜力的線性與非線性分析 線性與非線性動(dòng)力分析線性與非線性動(dòng)力分析 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析 電磁場(chǎng)和電流分析電磁場(chǎng)和電流分析 流體計(jì)算流體計(jì)算 聲場(chǎng)與波的傳波計(jì)算，聲場(chǎng)與波的傳波計(jì)算，。2021-10-22CAE的綜述CAE力學(xué)分析CAE的綜述CAE模流分析CAE的綜述發(fā)發(fā) 展展 趨趨 勢(shì)勢(shì)功能功能性能性能軟件技術(shù)軟件技術(shù)用戶界面與智能化用戶界面與智能化CAE的綜述功能功能 可變形體與多體耦合分析，可變形體與多體耦合分析

16、， 多相多態(tài)介質(zhì)耦合分析，多相多態(tài)介質(zhì)耦合分析， 多物理場(chǎng)耦合分析，多物理場(chǎng)耦合分析， 多尺度耦合分析，多尺度耦合分析， 從材料設(shè)計(jì)到工程從材料設(shè)計(jì)到工程/ /產(chǎn)品設(shè)計(jì)、集仿真與優(yōu)化于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、集仿真與優(yōu)化于一體的一體的CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)， 微機(jī)電系統(tǒng)分析。微機(jī)電系統(tǒng)分析。2021-10-22CAE的綜述 性能性能基于超級(jí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)群基于超級(jí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)群的并行計(jì)算的并行計(jì)算CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)，基于網(wǎng)格計(jì)算的基于網(wǎng)格計(jì)算的CAECAE系統(tǒng)，系統(tǒng)，基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持協(xié)同工作的協(xié)同工作的CAECAE系統(tǒng)系統(tǒng)2021-10-22CAE的綜述 軟件技術(shù)軟件技

17、術(shù)真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí)，真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí)，基于基于InternetInternet和和Grid computingGrid computing的的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及工程數(shù)據(jù)庫(kù)。工程數(shù)據(jù)庫(kù)。2021-10-22CAE的綜述用戶界面用戶界面 多媒體用戶界面多媒體用戶界面 智能化用戶界面智能化用戶界面2021-10-22CAE的綜述多媒體用戶界面多媒體用戶界面 計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，狹義的語(yǔ)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，狹義的語(yǔ)音輸入輸出已成現(xiàn)實(shí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)已能音輸入輸出已成現(xiàn)實(shí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)已能在一定范圍內(nèi)分析體態(tài)、眼神和手勢(shì)，隱含信

18、在一定范圍內(nèi)分析體態(tài)、眼神和手勢(shì)，隱含信息請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)也已冒泡，會(huì)聽(tīng)、看、息請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)也已冒泡，會(huì)聽(tīng)、看、說(shuō)、寫(xiě)和學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)即將聞世，這些多媒體說(shuō)、寫(xiě)和學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)即將聞世，這些多媒體技術(shù)一定會(huì)使未來(lái)技術(shù)一定會(huì)使未來(lái)CAECAE軟件的用戶界面具有更強(qiáng)軟件的用戶界面具有更強(qiáng)的直觀、直感和直覺(jué)性，給用戶帶來(lái)極大便利的直觀、直感和直覺(jué)性，給用戶帶來(lái)極大便利2021-10-22CAE的綜述智能化用戶界面智能化用戶界面 CAECAE軟件是一個(gè)多學(xué)科交叉的、綜合性的知軟件是一個(gè)多學(xué)科交叉的、綜合性的知識(shí)密集型產(chǎn)品，它由數(shù)百到數(shù)千個(gè)算法模塊組識(shí)密集型產(chǎn)品，它由數(shù)百到數(shù)千個(gè)算法模塊組成，其數(shù)據(jù)庫(kù)存放著眾多的設(shè)計(jì)方案、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，其數(shù)據(jù)庫(kù)存放著眾多的設(shè)計(jì)方案、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以及判定設(shè)計(jì)和計(jì)件，行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以及判定設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果正確與否的知識(shí)性規(guī)則。算結(jié)果正確與否的知識(shí)性規(guī)則。 怎么使用軟件？怎么判定計(jì)算結(jié)果？支持怎么使用軟件？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(zhuān)家系統(tǒng)，將成為用戶有效地使用這些軟件的專(zhuān)家系統(tǒng)，將成為用戶界面的重要組成部分。用戶界面的重要組成部分。2021-10-22CAE的綜述2021-10-22謝謝