計(jì)算機(jī)輔助工程-CAE

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,計(jì)算機(jī)輔助工程（,CAE）,什么是計(jì)算機(jī)輔助工程（,CAE）,CAE=,在產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模及性能仿真分析,性能仿真的內(nèi)容涉及產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的力學(xué)性能（變形，應(yīng)力）、熱學(xué)性能、流動(dòng)性能、振動(dòng)特性和噪聲控制等,可替代大多數(shù)昂貴而費(fèi)時(shí)的物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，即用數(shù)字化樣機(jī)取代傳統(tǒng)的物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn),廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域,為什么要采用,CAE,波音777的研發(fā)過(guò)程中采用,CAE,數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)，節(jié)省了大量物理樣機(jī)試飛次

2、數(shù)，僅一次試飛即獲得成功，每次物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)需花費(fèi)1億美元,CAE,技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用，使新車(chē)開(kāi)發(fā)周期由原來(lái)的56年縮減到現(xiàn)在的12年,為什么要采用,CAE,美國(guó),NASA,的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（,JPL,）應(yīng)用,CAE,技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)了火星探測(cè)器“勇氣號(hào)”、“機(jī)遇號(hào)”在火星上的軟著陸仿真分析。仿真結(jié)果預(yù)測(cè)到由于制動(dòng)火箭和火星風(fēng)的相互作用，使探測(cè)器在著陸時(shí)可能出現(xiàn)翻滾，從而改進(jìn)了技術(shù)方案，保證了登陸成功,在機(jī)械工程中的應(yīng)用,在土木工程中的應(yīng)用,在航空工程中的應(yīng)用,在電子工程中的應(yīng)用,在生物工程中的應(yīng)用,在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,有限元分析,在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì),先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)流程,方案

3、設(shè)計(jì),建模,建模,物理建模，數(shù)學(xué)建模，計(jì)算建模,仿真,仿真,計(jì)算機(jī)仿真,，解析方法，實(shí)驗(yàn)方法,分析,結(jié)果可視化,照片，錄像帶，,計(jì)算機(jī)圖形,，,虛擬現(xiàn)實(shí),詳細(xì)設(shè)計(jì),物理樣機(jī)制造,物理樣機(jī)測(cè)試,批量生產(chǎn),虛擬樣機(jī)分析,CAE,方法體系,機(jī)械系統(tǒng)物理模型：,結(jié)構(gòu)模型，機(jī)構(gòu)模型,數(shù)學(xué)模型：,偏微分方程，常微分方程,數(shù)學(xué)模型：,物體運(yùn)動(dòng)：常微分方程，鉸約束：代數(shù)方程,解析法：材料力學(xué)，彈性力學(xué)等,數(shù)值法,解析法：理論力學(xué)，機(jī)械原理等,數(shù)值法,有限差分法,FDM,有限元法,FEM,邊界元法,BEM,有限體積法,FVM,無(wú)網(wǎng)格法,Meshfree,多體動(dòng)力學(xué),或虛擬樣機(jī),結(jié)構(gòu)模型,機(jī)構(gòu)模型,CAE,方法體

4、系,數(shù)值分析工具箱,“如果僅有一把錘子，解決問(wèn)題的方法只能是用釘子”,有限元法,：,CAE,的最主要方法，求解問(wèn)題包羅萬(wàn)象，幾乎涵蓋各個(gè)學(xué)科及各個(gè)工程領(lǐng)域。技術(shù)最成熟，商業(yè)軟件十分豐富。如,ANSYS,NASTRAN,MAC,LS-DYNA,ABAQUS,ADINA,CAE,方法體系,數(shù)值分析工具箱,有限差分法,：最早的數(shù)值分析方法，使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，不需要域積分，建模、計(jì)算簡(jiǎn)單。適于分析幾何形狀簡(jiǎn)單的問(wèn)題，尤其是流動(dòng)性問(wèn)題。商業(yè)軟件很少。,CAE,方法體系,數(shù)值分析工具箱,有限體積法,：一種特殊形式的有限元法（歐拉結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格）。多用于分析流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。被大多數(shù)商業(yè)流體分析軟件采用，如,FLU

5、ENT,CFX,CAE,方法體系,數(shù)值分析工具箱,邊界元法,：僅在分析域的邊界上劃分網(wǎng)格，適于分析無(wú)界、連續(xù)介質(zhì)問(wèn)題，如聲學(xué)問(wèn)題和波的傳播問(wèn)題。商業(yè)軟件很少。,CAE,方法體系,數(shù)值分析工具箱,無(wú)網(wǎng)格法,：是一種最新的數(shù)值分析方法。多用于分析受網(wǎng)格劃分的限制，采用有限元法而不易解決的問(wèn)題。如大變形、裂紋擴(kuò)展、爆炸等，商業(yè)軟件很少。,CAE,方法體系,數(shù)值分析工具箱,基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的虛擬樣機(jī)技術(shù),：,針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的整機(jī)性能優(yōu)化技術(shù)。所建立的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)-液-控的耦合。商業(yè)分析軟件包括,ADAMS,SIMPACK,DADS,與,CAE,相關(guān)的課程,材料力學(xué)，彈性力學(xué)，流體力學(xué)，熱力學(xué)

6、等,理論力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械振動(dòng),計(jì)算機(jī)三維造型（,SolidEdge,Pro/E,Solid Work,UG,等軟件的使用）,有限元分析,（FEM）(,有限元理論及軟件的使用如,ANSYS,ABAQUS,LS-DYNA),虛擬樣機(jī)理論及應(yīng)用,（多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論及虛擬樣機(jī)軟件的使用如,ADAMS）,無(wú)網(wǎng)格法理論及應(yīng)用,CAE,應(yīng)用現(xiàn)狀,現(xiàn)有先進(jìn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)包括:,CAD/CAE/CAM/PLM(Product Lifecyele Management),CAD,已普及（要求每個(gè)工程師必須掌握）,CAM/PLM,仍處于研發(fā)階段,CAE,在發(fā)達(dá)國(guó)家及一些大公司中利用,CAE,技術(shù)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)以降低成本，縮短研發(fā)周期已達(dá)80%95%,CAE,的應(yīng)用已含蓋機(jī)械工程的各個(gè)方面（包括運(yùn)動(dòng)分析，動(dòng)力學(xué)分析，強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析，液壓傳動(dòng)分析，振動(dòng)和噪聲的控制等）,CAE,方面的專(zhuān)業(yè)人才短缺（包括發(fā)達(dá)國(guó)家）,CAE,的未來(lái),CAD/CAE/CAM/PLM,的軟件被廣泛應(yīng)用，其價(jià)格低廉（“,CAE,計(jì)算器”）,每個(gè)工程師都具備,CAE,的知識(shí)和能力,大規(guī)模、多尺度、多場(chǎng)耦合分析，,虛擬工程,CAE,全球化（如中國(guó)、印度的工程師承接美國(guó)的,CAE,項(xiàng)目）,在線(xiàn)分析：基于新一代的高速因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)軟件共享，協(xié)同分析,打好基礎(chǔ)，做好準(zhǔn)備，適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的需要,CAE,的未來(lái),虛擬工程,