CAE的特点和研究现状
作者：魏伊伦
学号：1511081556
专业：机械工程
学院：机械工程与力学学院
中国 宁波
20 15 年 12 月
CAE的特点和研究现状
摘要：CAE全称Computer Aided Engineering，是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAE/CAPP/CAM）的重要环节
关键词：CAE ANSYS 有限元分析网格划分建模
引言
CAE（计算机辅助工程分析）主要是以有限元法、有限差分法、有限体积以及无网格法为数学基础发展起来的一个软件行业。在国内有限元法应用最为广泛，故此在这里主要介绍有限元类软件在国内的应用，其他一些软件不做过多的阐述。
作为20世纪中期兴起的技术手段，有限元技术随着计算机技术的迅猛发展，得到了飞速的发展和广泛的应用。基于有限元技术，已经在国际上形成了数百亿规模的市场，而主要的有限元厂商则包括了ABAQUS、Solidworks Simulation 、ADINA、ALGOR、ANSYS和MSC等，其他一些基于有限元算法的专业分析软件则不胜枚举。
近几年来，数字化产品设计的概念逐渐深入人心，国内高校技术研究和应用水平不断提高，有限元技术已经为广大企业所认可，第三次有限元技术的应用浪潮正在形成。值得注意的是，有限元技术不再仅仅停留在高校中，而是更多的走向了企业。同时，更多使用方便、操作简单的专用分析软件也得到了广泛应用。
发展历史
最早研制的用于实际产品设计的商业软件恐怕是始于60 年代美国NASA为完成登月计划而专门开发的分析程序了，它也就是后来闻名于世的NASTRAN
分析软件，后来相继出现了SAP，ADINA等等分析软件，到今天已经开发了无以数计的各种各样的分析软件，如MSC.Marc, MSC.Dytran, MSC.Fatigue这些分析软件，绝大多数是以有限元素法作为分析的理论基础的，虽然后来也曾出现过一些特殊的、例如以边界元素法、等参元法和其它特殊理论为基础的分析软件，但时至今天，分析软件的种类已经日趋集中，而分析的功能则更加强大。不仅能够分析一般的静应力和动应力，而且可以分析温度场和温度应力、冲击应力等等。有些分析软件的功能已经扩大到电学和声学等领域。MSC.Software公司作为CAE领域最大的工程校验，有限元分析和计算机仿真预测应用软件供应商，其产品被广泛应用于各个行业的工程仿真分析，包括国防，航空航天，机械制造，汽车，船舶，兵器，电子，铁道，石化，能源，材料工程，科学研究及大专院校等各个工业领域，用户遍及世界100多个国家和地区的主要设计制造工业公司和研究机构，其中覆盖了全球92%的机械设计制造部门，97%的汽车制造商和零部件供应商，95%的航空航天公司和98%的国防及军事研发部门。
国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。此后有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC 和STARDYNE等公司的产品。
衡量CAE技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等大型通用有限元分析软件已经引进中国，在汽车、航空、机械、材料等许多行业得到了应用。中国的计算机分析软件开发是一个薄弱环节，严重地制约了CAE技术的发展。仅以有限元计算分析软件为例，世界年市场份额达5亿美元，并且以每年15%的速度递增。相比之下，中国自己的CAE软件工业还非常弱小，仅占有很少量的市场份额。
进入20世纪90年代以来，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能、性能，特别是用户界面和前后处理能力进行了大幅扩充，对软件的内部结构和部分模块，特别是数据管理和图形处理部分，进行了重大改造，使得CAE软件在功能、性能、可用性和可靠性以及对运行环
境的适应性方面基本满足了用户的需要，它们可以在超级并行机、分布式微机群、大、中、小、微各类计算机和各种操作系统平台上运行。
CAE的特点和应用范围
CAE技术是将工程的各个环节有机地组织起来，应用计算机技术、现代管理技术、信息科学技术等科学技术的成功结合，实现全过程的科学化、信息化管理，以取得良好的经济效益和优良的工程质量。CAE的功能结构应包含计算机辅助工程计划管理、计算机辅助工程设计、计算机辅助工程施工管理及工程文档管理等项。计算机辅助工程计划管理包括工程项目的可行性论证、标书、成本与报价、工程计划进度、各子项工程计划与进度、预决算报告等。
计算机辅助工程设计包括工程的设计指标、工程设计的有关参数及CAD系统，在CAD系统中应强调设计人员的主导作用，同时注重计算机所提供的支撑与帮助，以在最短的时间内拿出最优的设计方案来。同时，还要注意设计数据的提取和保存，以使其有效地服务于工程的整个生命周期。
计算机辅助施工管理包括工程进度、工程质量、施工安全、施工现场、施工人员、物料供给等方面的管理、控制和调度。它涉及到工程管理学、运筹学、统计学、质量控制等科学技术。当然，管理人员的自身素质是管理工作中的决定因素，必须十分重视管理人员在管理环节中的作用。
CAE技术可广泛地应用于国民经济的许多领域，像各种工业建设项目，例如工厂的建设，公路、铁路、桥梁和隧道的建设；像大型工程项目，例如电站、水坝、水库、船台的建造，船舶及港口的建造和民用建筑等。它还可应用于企业生产过程之中，及其它的企业经营、管理控制过程中，例如工厂的生产过程、公司的商业活动等。
CAE的分类
良好的接口及前后处理功能为CAE技术的推广应用打下了坚实的基础。CAE、CAD软件开发者为避免重复劳动,提高效率，实现了CAD、CAE之间几何模型的共享，使CAE技术涉及的领域越来越宽，学科包括力学、电磁学、化学等，使用者从分析专家转向了设计工程师-随着CAE技术各功能的完善、改
造和扩充，目前国际上先进的CAE软件可对工程和产品进行如下的性能分析、预测及运行行为模拟：
(1) 静力和拟静力的线性与非线性分析包括对备种单一和复杂组合结构的弹性、弹塑性、塑性、膨胀、几何大变形、大应变、疲劳、断裂、损伤,以及多体弹塑性接触在内的变形与应力应变分析。
(2) 线性与非线性动力分析包括交变栽荷、爆炸冲击载荷、随机地震栽荷，以及各种运动载荷下的动力时程分析、振动模态分析、谐波响应分析、随机振动分析、屈曲与稳定性分析。
(3) 稳态与瞬态热分析包括传导、对流和辐射状态下的热分析、相变分析，以及热/结构耦合分析。
(4) 静态和交变态的电磁场和电流分析包括电磁场分析、电流分析、压电行为分析，以及电磁/结构耦合分析。
(5) 流体计算包括常规的管内和外场层流、湍流、热流耦合，以及流/固耦合分析。
总之,现行的CAE技术已经成熟，CAE软件的可用性、可靠性和计算效率问已基本解决。CAE是CAD技术的深化与发展，CAD、CAM等技术实现了数字化，CAE技术则是信息化的核心，是现代工程和制造业创新的关键手段，且CAE 技术在实现创新的同时，可提高设计质,降低研究开发成本，缩短研究开发周期当今的CAE软件已处于商品化时代，与CAD、GAM、CAPP、PDM、ERP 等软件一起，逐步形成一个包括研究、开发、营销、培训服务等在内的应用软件产业，是信息业的一个重要组成部分，对工程和制造业的技术创新有重大影响,对国民经济的发展有积极的作用。
国内发动机CAE技术的应用现状、不足和改进
目前国内发动机企业大多数均拥有相应的产品开发流程，基本上是根据国家及相关行业标准或企业自主开发的要求来制定，如APQP、PDM、GVDP、GPDP等，但流程的专业化程度及考虑因素完整性等方面均存在不同程度的缺陷。通过对企业相应流程进行分析，发现CAE技术在发动机产品开发应用过程中存在以下不足：（1)完整性。企业通常认为CAE技术就是指模拟计算，忽视
了与模拟计算相关的试验、设计的重要性，同时还忽视了对相关实践经验（隐性知识、显性知识）的积累，造成了 C A E技术应用效果不佳；（2)时效性。发动机产品开发的时效性不仅体现在技术人员的能力本身，也体现在相关部门协调性上。而企业往往存在出现问题和矛盾时才向上寻找问题的根源或相互推卸责任的现象，从而影响着产品的开发效率和质量；（3)有效性。发动机产品开发是一个严密性、系统性极强的过程，而国内发动机企业产品开发通常以“整机-零部件”的模式进行，这种模式不仅忽略了相关部件及子系统间的匹配与集成，同时还忽略了与整车的配套，造成了产品开发整体质量不能获得有效提升。
有效的产品开发方法和流程可以提高产品开发的效率和质量，并能降低开发成本。CAE技术作为产品开发过程中的重要内容，如何有效地应用到产品开发流程中，是提升企业产品开发能力的关键。综合了当今先进的产品开发理论知识，结合发动机的产品开发特点，在实践和总结的基础上提出了“整车-整机-子系统-零部件”的开发模式，并对发动机CAE技术内容范畴进行重新定义和管理。以EGR系统开发为例进行了流程设计，实践证明该方法确实可有效提高企业研发水平。
CAE技术的发展趋势
随着科学技术的迅速发展,互连网技术的普及和全球信息化，CAE技术的功能进一步扩充,性能也进一步提高，呈现出如下的发展趋势。
(1)数学模型
数值算法逐步完善，理论向纵深方向发展塑料模具CAE技术的实用性取决T 数学模型的准确及数值算法的精确。随着相关领域的技术进步,数学模型对成型过程的描述更准确、真实。。
(2)人工智能.知识工稈的运用，使用户界面更加友好
由T计算机技术及多媒体技术的发展,用户界面择有更强的直观、直感和直觉性，用户能以较少的工程知识背景，利用“向导”或语音等信息提示,实现简单的“傻瓜”操作。计算图形处理能力的大幅度提高，以及S维图形算法、图形运算和参数化建模方法的发展,CAE软件的前后处理枝术将会有新的发展。
(3)优化理论及算法,使CAE技术“主动”地优化设汁
现有的CAE技术是建立在科学计算的基础上的，但仅仅校验设计方案的合理性，“优化”仅是反复的校验、试凑，最终的设计方案仍需设计者的经验和技巧，利用现有的模拟结果,借助于优化理论构造有效的反问题算法，给出明确的改进方向和尺度，对优化模具设计参数和成型工艺参数十分重要。
(4)CAE技术的集成化与网络化发展
现代设计理论的应用，如并行工程等，用户将需要无缝连接的集成化的软件，具有专业特色的CAD/CAE/CAM/ CAPP/PDM/ERP产品将应运而生，逐步完成模具及成型加工全过程的模拟及控制，形成“过程工秤与技术”的关键技术。
CAE技术的现状与发展趋势 作者：卜云峰 本文讨论CAD/CAE/CAM技术的主要范畴，如基本概念、发展历程和目前的发展水平，更会分别分析CAD、CAE和CAM技术的发展趋势。 CAD/CAE/CAM 技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理（PDM）等内容。是一种设计人员借助于计算审进行设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算审的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有审地结合起来。CAD/CAE/CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使奢地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。 CAD/CAE/CAM技术概况 CAD技术的发展历程及现状 50-60年代初CAD技术处於准备和酝酿时期，被动式的图形处理是这阶段CAD技术的特征。60年代CAD技术得到蓬勃发展并进入应用时期，这阶段提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的进一步发展和应用打下了理论基础。70年代CAD技术进入广泛使用时期，1970年美国Applicon公司首先推出了面向企业的CAD商品化系统。80年代CAD技术进入迅猛发展时期，这阶段的技术特征是CAD技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用於产品设计发展
到用於工程设计和工艺设计。90年代以后CAD技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段的CAD技术都具有良好的开放性，图形接口、功能日趋标准化。微机加视窗操作系统与工作站加Unix操作系统在因特网的环境下构成CAD系统的主流工作平台，同时网络技术的发展使得CAD/CAE/CAM集成化体系摆脱空间的约束，能够更好地适应现代企业的生产布局及生产管理的要求。在CAD系统中，正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等高新技术得到综合应用，大大提高了CAD自动化设计的程度，智能CAD应运而生。智能CAD把工程数据库及管理系统、知识库及专家系统、拟人化用户介面管理系统集於一体。 CAD体系结构大体可分为基础层、支撑层和应用层三个层次。基础层由计算机及外围设备和系统软件组成。随着网络的广泛使用，异地协同虚拟CAD环境将是CAD支撑层的主要发展趋势。应用层针对不同应用领域的需求，有各自的CAD专用软件来支援相应的CAD 工作。 CAE技术的发展历程及现状 CAE主要指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷，并证实未来工程、产品功能和性能的可用性与可靠性。CAE软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算技术相结合，而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。 CAE技术的研究始於20世纪50年代中期，CAE软件出现於70年代初期，80年代中期CAE软件在可用性、可靠性和计算效率上已基本成熟。国际上知名的CAE软件有NASTRAN、ANSYS、ASKA、MARC、MODULEF、DYN-3D等。但其数据管理技术尚存在一定缺陷；运行环境仅限於当时的大型计算机和高档工作站。近十多年是CAE软件的商品化发展阶段，其理论和算法日趋成熟，已成为航空、航天、机械、土木结构等领域工程和产品结构分析中必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续过程各类问题的一种重要手段。其功能、性能、前后处理能力、单元库、解法库、材料库，特别是用户介面和数据管理技术等方面都有了巨大的发展。前后处理是CAE软件实现与CAD、CAM等软件无缝集成的关键性软件成份；它们通过增设与相关软件（如Pro/E、CADDS、UG、Solidedge 以及Solidworks、MDT 等软件）的接口数据模块，实现有效的集成；通过增加面向行业的数据处理和优化算法模块，实现特定行业的有效应用。CAE软件对工程和产品的分析、模拟能力，主要决定於单元库和材料库的丰富和完善程度，知名CAE软件的单元库一般都
汽车开发中CAE技术应用的现状和发展 作者：优集系统（中国）有限公司夏卫华来源：AI《汽车制造业》 CAE技术为汽车行业的高速发展提供具有中心价值地位的技术保障，可以为企业带来巨大的技术经济效益。在汽车发展历史上，至今还没有什么技术能与CAE技术相比，为汽车企业带来巨大的回报。 汽车行业是一个高速发展的行业，其竞争日趋激烈。随着新产品推出的速度越来越快，CAE 在汽车行业的应用越来越多，水平也在逐步提高。 统计结果表明，应用CAE 技术后，新车开发期的费用占开发成本的比例从80%～90%下降到8%～12%。例如：美国福特汽车公司2000年应用CAE后，其新车型开发周期从36个月降低到12～18个月；开发后期设计修改率减少50%；原型车制造和试验成本减少50%；投资收益提高50%。 汽车CAE分析概要图 CAE应用分类 笼统地讲，汽车的每一个部件都可以做CAE分析，但主要包括以下3大关键部分：
1、整车 该部分的CAE通常要做运动学、动力学仿真，以模拟如车辆行驶的平顺性、舒适性和可通过性。这需要建立整车的虚拟样机，以确定整车参数。通常要确定的主要整车参数有：行驶性、操纵稳定性、振动、噪声和舒适性；轮胎、悬架的配备；车身的动静刚度、强度、寿命评价和车身固有频率；驾驶室通风、隔热、噪声；车身外流场特性、发动机舱的气流和热交换；主动安全性与被动安全性水平等。 2、大总成或者大的子系统 汽车通常划分为4大系统：车身、底盘、发动机、电子电器系统。整车分析确定的参数，分解到各个总成后，需要对各总成进行CAE分析，以确定这些参数可以在各总成实现。 3、零部件和小总成 这部分主要是对零部件（子总成）做CAE分析，如车门、车门密封条、发动机缸体、悬架、面板、曲轴活塞、进排气系统、轮胎、轮毂等，以确定它们的力学特性是否符合总体设计要求，或者优化以进一步改进初始设计。 通过对这些关键部分的CAE仿真分析，可以在概念设计阶段就把握好产品各个方面的性能，排除问题。这对于汽车行业来说极为重要，因为问题发现越早，解决问题的代价就越低。 国内CAE的应用现状 CAE在中国汽车行业的应用起步于20世纪80年代中期，历经十几年的缓慢发展，到90年代后期开始加速，目前已经进入飞速发展期。 中外合资的汽车以及零部件生产企业的CAE应用水平普遍比较低，因为这些合资企业的产品设计权在国外，他们的CAE应用一般停留在工艺更改后的验证层次，谈不上汽车关键部件的CAE应用。随着外国汽车以及零部件公司逐步在中国建立研发中心，其CAE的应用水平也会逐步提高。
CAE的特点和研究现状 摘要：CAE(Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE 系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE 系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAE/CAPP/CAM）的重要环节 关键词： CAE ANSYS 有限元分析网格划分建模 引言 CAE（计算机辅助工程分析）主要是以有限元法、有限差分法、有限体积以及无网格法为数学基础发展起来的一个软件行业。在国内有限元法应用最为广泛，故此在这里主要介绍有限元类软件在国内的应用，其他一些软件不做过多的阐述。 作为20世纪中期兴起的技术手段，有限元技术随着计算机技术的迅猛发展，得到了飞速的发展和广泛的应用。基于有限元技术，已经在国际上形成了数百亿规模的市场，而主要的有限元厂商则包括了ABAQUS、Solidworks Simulation 、ADINA、ALGOR、ANSYS和MSC等，其他一些基于有限元算法的专业分析软件则不胜枚举。 近几年来，数字化产品设计的概念逐渐深入人心，国内高校技术研究和应用水平不断提高，有限元技术已经为广大企业所认可，第三
次有限元技术的应用浪潮正在形成。值得注意的是，有限元技术不再仅仅停留在高校中，而是更多的走向了企业。同时，更多使用方便、操作简单的专用分析软件也得到了广泛应用。 发展历史 国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。此后有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。 衡量CAE技术水平的重要标志之一是分析软件的开发和应用。ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等大型通用有限元分析软件已经引进中国，在汽车、航空、机械、材料等许多行业得到了应用。中国的计算机分析软件开发是一个薄弱环节，严重地制约了CAE技术的发展。仅以有限元计算分析软件为例，世界年市场份额达5亿美元，并且以每年15%的速度递增。相比之下，中国自己的CAE软件工业还非常弱小，仅占有很少量的市场份额。 进入20世纪90年代以来，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能、性能，特别是用户界面和前后处理能力进行了大幅扩充，对软件的内部结构和部分模块，特别是数据管理和图形处理部分，进行了重大改造，使得CAE软件在
浅谈系统仿真的现状和发展 一、系统仿真技术发展的现状 工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。其主要特征表现为： 1、控制器和被控对象的联合仿真：MATLAB＋AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。 2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真：AMESIM＋机构动力学＋CFD＋THERMAL＋电磁分析 3、实时仿真技术 实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。 4、集成进设计平台 现代研发制造单位，尤其是设计研发和制造一体化的大型单位，引进 PDM/PLM系统已经成为信息化建设的潮流。在复杂的数据管理流程中，系统仿真作为CAE工作的一部分，被要求嵌入流程，与上下游工具配合。 5、超越仿真技术本身 工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家，而只需要关注自己的专业对象，其他大量的模型建立、算法选择和数据前后处理等工作都交给软件自动完成。这一技术特点极大地提高了仿真的效率，降低了系统仿真技术的应用门槛，避免了因为不了解算法造成的仿真失败。 6、构建虚拟产品 在通过建立虚拟产品进行开发和优化过程中，关注以各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较。 二、系统仿真技术的发展趋势 1、屏弃单专业的仿真
单一专业仿真将退出系统设计的领域，专注于单一专业技术的深入发展。作为总体优化的系统级设计分析工具，必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。 2、跟随计算技术的发展 随着计算技术在软硬件方面的发展，大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势，力争从模型和算法上保证仿真的准确性。更强更优化的算法，配合专业的库，将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。 在高性能计算方面，将支持包括并行处理、网格计算技术和高速计算系统等技术。 3、平台化 要求仿真工具能够提供建模、运算、数据处理（包括二次开发后的集成和封装）、数据传递等全部仿真工作流程要求的功能，并且通过数据流集成在更大的PDM/PLM平台上。同时，在时间尺度上支持全开发流程的仿真要求，在空间尺度上支持不同开发团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据的管理。 4、整合和细分市场 整合化：将出现主流的标准工具。其特征是功能涵盖了现代工业领域的主要系统仿真需求，并与其他主流软件工具通过接口或后台关系数据库级别的数据交互，有协同工作的能力；软件自身的技术进展迅速，具有强大的发展后劲。 专业化：随着市场需求的细分，走专业化道路，将出现极专业的工具。这些工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持，如开发特殊的库或模型，专注于具有鲜明行业特征的技术，满足特殊的行业标准。 将出现整合型工具和专业化工具互补的局面。 5、智能化 将引进更加友好的操作界面，智能化的求解器及模型管理。不断改进GUI，让软件使用者直接体验到数值计算专家开发的后台工具提供的强大功能，同时减少软件学习和使用的困难。提供易学易用的强大工具。 6、丰富的二次开发选项 提供源代码级的二次开发支持，开放的架构满足不同用户的专业开发要求。
论CAE技术的发展、应用及我国推广现状 作者：汪豪蒂机械工程及自动化1108班201103130297 [引言]：模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。计算机辅助工程（CAE）技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。近几年，CAE技术在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域逐步地得到了广泛应用。 一、CAE技术--模具设计的发展趋势 目前，世界塑料成型CAE软件市场由美国上市公司Moldflow公司主导，该公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直在此领域居领先地位。利用CAE技术可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。在今天，塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造之前，预测塑料熔体在型腔中的整个成型过程，帮助研判潜在的问题，有效地防止问题发生，大大缩短了开发周期，降低生产成本。 二、CAE技术在注塑成型领域的重要应用 近年来，CAE技术在注塑成型领域中的重要性日益增大，采用CAE技术可以全面解决注塑成型过程中出现的问题。CAE分析技术能成功地应用于三组不同的生产过程，即制品设计、模具设计和注塑成型。三方面的应用分述如下： 1、制品设计 制品设计者能用流动分析解决下列问题： (1) 制品能否全部注满这一古老的问题仍为许多制品设计人员所注目，尤其是大型制件，如盖子、容器和家具等。 (2) 制件实际最小壁厚如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。减小壁厚还可大大降低制件的循环时间，从而提高生产效率，降低塑件成本。 (3)浇口位置是否合适采用CAE分析可使产品设计者在设计时具有充分的选择浇口位置的余地，确保设计的审美特性。 2、模具设计和制造 CAE分析可在以下诸方面辅助设计者和制造者，以得到良好的模具设计：
CAE软件的现状及发展趋势 国际学院10级数控技术刘永辉学号：102617101 指导老师：张占领 摘要：随着CAE应用领域的扩大和专业深度的纵深发展,为了更好地让CAE 技术真正发挥作用,让CAE技术进入设计流程之中,就需要协同CAE集成环境。CAE系统的开放性和集成性是用户的主要关注点。本文对CAD/CAE一体化技术、CAE数据信息分析及技术的应用前景都作了阐述,为其进一步开发提供参考。CAE是一种在二维或是三维几何形体CAD的基础上,运用有限元(FE)\边界元(BE)、混合元(ME)、刚性元(RE)、优先差分和最优化等数值计算方法并结合计算机图形技术、建模技术、数据管理及处理技术的基于对象的设计与分析的综合技术和过程。 关键字：CAE技术数据信息分析及技术 概述 计算机辅助工程（CAE)，从字面上讲它包括工程和制造业信息化的所有方面，但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程/产品的可用性与可靠性。工程师进行创新设计的重要手段和工具，工程和制造企业的生命力在于工程/产品的创新，而对于工程师来说，实现创新的关键，除了设计思想和概念之外，最主要的技术手段，就是采用先进可靠的CAE软件.科学家进行创新研究的重要手段，科学计算是现代科学家进行科学和技术研究的三大手段之一。它可以帮助科学家揭示用物质实验手段尚不能表现的科学奥秘和科学规律。它也是工程科学家的研究成果--理论、方法和科学数据--的归属之一，做成软件和数据库，成为推动工程和社会进步的最新生产力。 CAE软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合，而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。
CAE的特点和研究现状 作者：魏伊伦 学号：1511081556 专业：机械工程 学院：机械工程与力学学院 中国 宁波 20 15 年 12 月
CAE的特点和研究现状 摘要：CAE全称Computer Aided Engineering，是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAE/CAPP/CAM）的重要环节 关键词：CAE ANSYS 有限元分析网格划分建模 引言 CAE（计算机辅助工程分析）主要是以有限元法、有限差分法、有限体积以及无网格法为数学基础发展起来的一个软件行业。在国内有限元法应用最为广泛，故此在这里主要介绍有限元类软件在国内的应用，其他一些软件不做过多的阐述。 作为20世纪中期兴起的技术手段，有限元技术随着计算机技术的迅猛发展，得到了飞速的发展和广泛的应用。基于有限元技术，已经在国际上形成了数百亿规模的市场，而主要的有限元厂商则包括了ABAQUS、Solidworks Simulation 、ADINA、ALGOR、ANSYS和MSC等，其他一些基于有限元算法的专业分析软件则不胜枚举。 近几年来，数字化产品设计的概念逐渐深入人心，国内高校技术研究和应用水平不断提高，有限元技术已经为广大企业所认可，第三次有限元技术的应用浪潮正在形成。值得注意的是，有限元技术不再仅仅停留在高校中，而是更多的走向了企业。同时，更多使用方便、操作简单的专用分析软件也得到了广泛应用。 发展历史 最早研制的用于实际产品设计的商业软件恐怕是始于60 年代美国NASA为完成登月计划而专门开发的分析程序了，它也就是后来闻名于世的NASTRAN
计算机辅助工程分析（CAE） 摘要：计算机辅助工程，即CAE（Computer Aided Engineering），是一个涉及面广、集多学科与工程技术于一体的综合性、知识密集型技术。在产品开发阶段，企业应用CAE 能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。目前，CAE 主要应用于汽车、航空、电子、土木工程、通用机械、兵器、核能、石油和化工等行业。本文主要阐述了计算机辅助工程的发展过程，介绍了计算机辅助工程软件的分类和应用现状，并着重对有限元分析进行了详细介绍。 CAE技术概况: CAE 是以有限元法、有限差分法及有限体积法为数学基础发展起来的。其中有限元分析在CAE 中运用最广，基于有限元技术的CAE 软件，在数量及应用范围上都处于主要地位。有限单元法的基本思想是将物体离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加，解的近似程度将不断增大和逼近真实情况。 CAE 技术发展大致可分为4 个阶段（与计算机硬件发展密切相关）：第一阶段是上世纪五六十年代，主要开发基本的结构分析程序，基于力法和简单的二维和三维位移有限元法；第二阶段是上世纪七十年代，主要开发通用有限元程序，如NASTRAN、ANSYS、MARC、SAP 等，也产生了混合元和杂交元理论，形成高效数值求解器，线性静力问题求解基本成熟；第三阶段是上世纪八十年代，主要完善及扩充通用有限元软件，产生了结构优化设计技术、前后置处理软件及计算机辅助设计系统，出现了断裂力学的奇异元技术、边界元技术、有限元与其他数值方法联合求解技术；第四阶段从上世纪九十年代中期至今，是微机、网络和仿真时代，一方面，计算结构技术软件适应新的计算机环境；另一方面，计算结构技术与其他学科的综合技术发展迅速，迎来
中国CAE的现状分析 说到CAE分析，我感觉最主要的作用是它能否真实的指导实际工作中产生的问题。有位学者说过目前中国的制造水平还是仅停留在copy manufatcureing 的这个层次上，也就是一切照搬——CAE也不例外。目前CAE在汽车、飞机行业中用的可能比较多，可是汽车行业是什么：国外要我们这么做，要有CAE能力才能做。怎么办，只能照着国外说的，做个结果。真正问题出来了，还是不停的试验，而国外，则能够准确的模拟。这个模拟不光是软件层次上的问题，主要是人的问题。不同的人做的结果都会不一样，这就体现了一个技术人员的真正水平。只有CAE真正让行业认识到价值，也只有一个行业知道研发的重要性时，CAE才会有用——相信目前国内很少企业会舍得钱做研发的。当然，目前这种情况正好转，由于国外的压力以及国家对制造业的重视，我认为我们的明天还是不错的。 作为一名力学科研工作者，这几年我深深体会到了cae技术对我工作的帮助和和它未来的强大发展前景，下面我就几个简单的经历来说明： 1、这个项目完成应该有1年多了，是某火箭研究院委托的关于某种蜂窝复合板的动力特性分析，工况很多种，作起试验来很麻烦，时间，条件，数据处理.... 我们做了有代表性的几种，其它的全用cae技术得到的，开始委托方也很怀疑我们的cae数据，但是，我们同时提交了其中有代表性的几种工况的试验数据，两者非常吻合，很容易推断出其它工况下cae技术得到的数据的价值了。 于是：用有代表性工况的试验数据来证明我们的cae技术得到的数据是具有非常可信的价值； 2、这是个刚完工不久的项目，之前我心里面也没有底，是一个关于海洋深水采油装置的cae分析，因为对象结构庞大，上km长，海洋载荷又是极其复杂，试验几乎是不可行的（缩少比例对象的试验由于载荷的模拟等问题同样存在一个不能完全可信的问题。），此时的cae是最佳选择！由于不能像上面那样有试验数据比较，详细而准确的理论分析到合理的建模成了一个重要关键，说不清楚你的模型为何如此，你的数据就得不到信任，最终我的力学基础帮助了我，我说服委托方；而且与另外几个被委托方（不同的cae软件或缩少对象比例试验数据）得到的数据也非常吻合。 于是：用专业的知识来说明你的cae技术得到的数据是可信的，有点基础的老板们应该是能说服的，如果实在不行，只能是与不同的cae软件或缩少对象比例试验数据的对比来体现你的价值了！ 最后我想说的是：cae技术服务于实践，就让实践来体现我们cae技术的强大价值吧！ 相比较其它行业而言，CAE工作者的辛苦程度是不言而喻的，而其得到的报酬却往往是一个产品制造企业中相对较低的。原因很简单，在某些老总眼里，CAE 什么产品都没有生产，企业里“养着”你们已经够可以的了，还要谈什么报酬。有这种想法的老总基本都是国企的，因为国企的产品基本都是由国外产品改来的，国内生产起来基本没有强度问题，但从长远考虑又不得不设置此专业，因此CAE 专业便成为这些靠洋产品而生存的国企的“鸡肋”。对于外企则要好许多，但其付
国内注塑模的现状及发展趋势 塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。 关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。 塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。 目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50％，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民 的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。 注塑模具在量和质方面都有较快挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，以CAD/CAM/CAE 一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。 整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 经过近几年的发展，塑料模具已显示出一些新的发展趋势： 1、大力提高注塑模开发能力。 将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。 目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 2、注塑模具从依靠钳工技艺转变为依靠现代技术。 随着模具企业设计和加工水平的提高，注塑模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。
计算机仿真技术的应用 计算机仿真的用途非常广泛已经渗透到社会的各个领域，不断促进了各行各业的发展，为各行各业注入了一股新的活力。 1.交通领域：交通是由人、车、路和环境构成的一个复杂人机系统，事故的诱发因素是多方面因素的综合。交通安全的评价，应该充分考虑人、车、路和环境诸方面因素的作用和影响。本交通安全仿真是基于虚拟现实技术的方法。该评价体系是通过建立虚拟环境，并在这个虚拟环境中设计各种事故诱发因素，并对某区域和某路段的交通安全水平进行全过程(设计后，施工中，运营后)的跟踪和评价。交通安全仿真及评价系统的核心部分就是计算机的仿真。该仿真过程不同与传统的数值仿真，它是一种可视化的仿真。例如，对某路段的交通安全评价，除了使用传统的绝对数法和事故率法来评价外，再将交通参与者的感知和行为也考虑进去。在该虚拟环境中，可以选择不同的运载工具，设置不同的交通环境，以交通参与者或第三者的角度来进行事故的可能性试验与分析，从而实现了对路段的安全性的评价。同时为交通没施的建设和改进提供了依据，为交通事故分析提供了一种新的方法。 2.制造领域：汽车制造是机械行业的一个重要组成部分。它有很多实验课题，难度大、实地成本高，计算机仿真技术的引入，有效的缓解了这一方面的问题。如发动机方面，装甲兵工程学院机械系的毕小平教授等建立了多缸柴油机起动过程的计算机仿真模型，其仿真结果与实际测量值比较吻合，可用于多缸柴油机的起动性能仿真。江苏理工大学的蔡忆昔实现了对进气管内气体流动的动态仿真，直观描述了瞬态过程，为多缸发动机换气过程的研究提供了有效的方法。汽车流场方面，华东理工大学信息学院的吕明忠博士等成功的模拟出了汽车尾流场的气流分离和拖曳涡现象，建立了两种车型的汽车外流场空气动力学模型，并进行了仿真实验，取得了满意结果。碰撞实验方面，浙江大学动力机械及车辆工程研究所的詹樟松博士根据汽车碰撞的事故形态与乘员伤害之间的规律，建立了乘员动力学响应的数学模型，并开发出了相应的仿真软件，该系统可部分代替实车碰撞实验进行汽车被动安全性能的研究。其他方面，例如，汽车工程学院的熊坚对汽车的制动过程进行了仿真研究，一汽大众汽车有限公司的姚革等通过仿真研究了汽车转向的轻便性问题等 3.教育领域：计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是近几年在计算机多媒体教学中开辟的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在瞬间建立的模拟实验室。计算机模拟物理实验的出现打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限，它更加强调实验的设计思想和实验方法，更强调实验者的主动学习；通过计算机模拟实验，学生对物理思想、方法、仪器的结构和设计原理的理解，都可以达到训练实验技能、学习物理知识的目的，增强了学生对物理实验的兴趣，提高了物理实验的水平。目前，模拟实验已成为现代化物理实验的重要手段。计算机模拟实验系统运用了人工智能、控制理论和教师专家系统对物理实验和物理仪器建立其内在模型，用计算机可操作的仿真方式，实现了物理实验教学的各个环节。 CAE软件的运用分析 目前，CAE软件在国内主要应用于汽车、电子、航空航天、土木工程、石油等行业，在汽车行业的应用尤为广泛。软件的类型主要包括通用前后处理软件、通用有限元求解软件和行业专用软件。汽车行业在国外是有限元软件的主要应用行业，其所涉及的专业领域相当广泛，并且应用历史长、应用成熟度高。目前，国内常见的前后处理软件包括Altair公司的HyperMesh、EDS公司的FEMAP和MSC公司的Patran，这些软件在美国的汽车厂商中都有
浅谈CAE技术现状及发展趋势 摘要:本文阐述了cae技术的发展历程、功能作用、面临的挑战以及发展趋势。 关键词:cae发展历程功能挑战 cae是一种在二维或是三维几何形体cad的基础上,运用有限元(fe)\边界元(be)、混合元(me)、刚性元(re)、优先差分和最优化等数值计算方法并结合计算机图形技术、建模技术、数据管理及处理技术的基于对象的设计与分析的综合技术和过程。其核心技术为有限元与最优化技术。 1 cae技术的发展历程 世纪60年代,cae技术处于探索时期。因为当时的计算机的硬件内存少、磁盘的空间小、计算速度慢等特点,其分析的对象主要是航空航天设备结构的强度、刚度以及模态实验和分析问。 70～80年代是cae技术蓬勃发展时期。这一时期的cae发展的特点:软件主要集中在计算精度、速度和硬件平台的匹配、计算机内存的有效利用及磁盘空间的利用。有限元分析技术在结构分析和场分析领域获得了很大的成功。使用者多数为专家且集中在航空、航天、军事等几个领域。这些使用者往往在使用软件的同时进行软件的二次开发。 90年代是cae技术成熟壮大阶段。这一时期的cae软件一方面与cad软件紧密结合,另一方面扩展cae本身的功能。并将有限元技术与实验技术有机地结合起来,开发了实验信号处理、实验与分析相
关等分析能力。 经过了50多年的洗礼cae技术已经逐步走向成熟,现今cae技术作为一门新兴的学科走进了大学也成为各大企业在设计新产品的过程中必不可少的一环。 随着新技术的发展cae软件与cad/cam/capp/pdm/erp一起,已经成为支持工程行业和制造企业信息化地主导技术,在提高工程/产品的设计质量、降低研究开发成本,缩短开发周期方面都发挥了巨大的作用。但对于cae技术的用户企业和提供商而言,cae技术仍然面临着使用复杂,工程师理论知识缺乏,缺少经验以及计算机硬件与软件结合等诸多问题 2 cae技术的功能和作用 (1)采用各种优化技术,找出产品的最佳设计方案。 (2)模拟各种实验方案,减少实验时间,缩短设计周期,降低开发成本。 (3)在产品投入生产前预先发现潜在的设计问题。 (4)cae所起到的虚拟样机作用能预测产品在整个使用周期内的可靠性,甚至产品与差品、产品与环境之间的相容性。 (5)应用数学模型,借助计算机分析计算,确保产品设计的合理性和设计指标的准确性。 3 cae技术的框架 3.1 有限元技术的发展 经过60多年的发展,有限元软件在功能、性能、使用上均达到了
制造业CAE发展的现状及构想 一、目前分析工作所存在的四个要紧咨询题： 事后分析，即专门多分析工作差不多上市场反馈出了咨询题才进行分析 应力测试试验的欠缺 分析工作未流程化，分析报告未标准化。 分析工作现在只有静强度分析，欠缺动态分析、疲劳分析以及非线性分析。 二、工作打算 从整体到零部件级的分析，先拿956!来进行。 完成对挖掘机结构件的分析。 对装载机的动态分析。 对装载机的疲劳分析和研究。 完成对压路机YZ18J的模态分析 完成对两头忙的分析。 应力测试工作的全面开展。 非线性分析的加大 三、技术治理 为了能使设计与分析更加紧密的结合起来，使分析真正能够参与到设计中去，关于必分析结构，设计者不管是设计新产品依旧对某结构做了改动，小批试制在下发图纸往常必须经由分析主管签字确认，否则不予下发。关于重要的或是分析不能十分确定的构件要进行应力测试试验。 分析工作未流程化 分析报告的标准化。 四、分析人员配置 近期人员配置 ·强度分析人员2名 ·多刚体动力学分析人员1名
远期人员配置 ·强度分析人员2名 ·多刚体动力学分析2名 ·疲劳分析高手1名 ·非线性分析高手1名 五、软件配置 现在所用的有限元分析软件要紧是MSC公司的Patran、Nastran，UG 公司的Femap、NX Nastran。也有做刚体动力学分析的，所用软件为MSC 公司的ADAMS。这些软件能购买是最好，购买的要紧目的是能够获得他们的技术服务。 有限元分析的进展现状及构想 强度、刚度、稳固性是机械产品性能的重要衡量指标，理论运算只能满足对简单构件的运算，关于大部分结构运用材料力学理论运算有困难。近年来进展的有限单元法已在机械行业得到了广泛的应用，专门是在汽车、航天行业已发挥了其强大优势。在我们山东临工利用有限单元法对机械产品进行静强度分析已取得了一些成绩，同时还存在专门大的不足，现对分析工作的进展现状做一下汇报，同时对有限元分析的近期工作及远期工作做了构想。 一、进展现状 1、所做的分析工作 1.1、线性静强度分析 下表所列的是所做的一些要紧的工作：
汽车开发中CAE技术应用的现状和发展 CAE技术为汽车行业的高速发展提供具有中心价值地位的技术保障，可以为企业带来巨大的技术经济效益。在汽车发展历史上，至今还没有什么技术能与CAE技术相比，为汽车企业带来巨大的回报。 汽车行业是一个高速发展的行业，其竞争日趋激烈。随着新产品推出的速度越来越快，CAE在汽车行业的应用越来越多，水平也在逐步提高。 统计结果表明，应用 CAE 技术后，新车开发期的费用占开发成本的比例从80%～90%下降到 8%～12%。例如：美国福特汽车公司2000年应用CAE后，其新车型开发周期从3 6个月降低到12～18个月；开发后期设计修改率减少50%；原型车制造和试验成本减少50 %；投资收益提高50%。 汽车CAE分析概要图 CAE应用分类 笼统地讲，汽车的每一个部件都可以做CAE分析，但主要包括以下3大关键部分： 1、整车 该部分的CAE通常要做运动学、动力学仿真，以模拟如车辆行驶的平顺性、舒适性和可通过性。这需要建立整车的虚拟样机，以确定整车参数。通常要确定的主要整车参数有：行驶性、操纵稳定性、振动、噪声和舒适性；轮胎、悬架的配备；车身的动静刚度、强度、寿命评价和车身固有频率；驾驶室通风、隔热、噪声；车身外流场特性、发动机舱的气流和热交换；主动安全性与被动安全性水平等。
2、大总成或者大的子系统 汽车通常划分为4大系统：车身、底盘、发动机、电子电器系统。整车分析确定的参数，分解到各个总成后，需要对各总成进行CAE分析，以确定这些参数可以在各总成实现。 3、零部件和小总成 这部分主要是对零部件（子总成）做CAE分析，如车门、车门密封条、发动机缸体、悬架、面板、曲轴活塞、进排气系统、轮胎、轮毂等，以确定它们的力学特性是否符合总体设计要求，或者优化以进一步改进初始设计。 通过对这些关键部分的CAE仿真分析，可以在概念设计阶段就把握好产品各个方面的性能，排除问题。这对于汽车行业来说极为重要，因为问题发现越早，解决问题的代价就越低。 国内CAE的应用现状 CAE在中国汽车行业的应用起步于20世纪80年代中期，历经十几年的缓慢发展，到90年代后期开始加速，目前已经进入飞速发展期。 中外合资的汽车以及零部件生产企业的CAE应用水平普遍比较低，因为这些合资企业的产品设计权在国外，他们的CAE应用一般停留在工艺更改后的验证层次，谈不上汽车关键部件的CAE应用。随着外国汽车以及零部件公司逐步在中国建立研发中心，其CAE的应用水平也会逐步提高。 国有汽车企业的CAE应用开始较早，但是发展缓慢，CAE人才流失比较多，有的单位C AE仿真技术应用20几年来还停留在基本分析阶段。民营或者国内股份企业因为没有现成的产品可以生产，开始是仿造，现在有的企业已经拥有自己的设计能力，且CAE在关键部件的应用水平还较高。 国内一些自主品牌自主（半自主）开发的车型，对CAE分析的需求和依赖性较强，部件、子系统、整车运动与安全都在进行CAE分析。有的企业借助一些曾经在国外大汽车公司工作的“海归”带回的经验，并结合本企业CAE应用的经验，开始在着手建立自己的CAE 应用规范和仿真流程。 总体来讲，中国的轿车企业CAE应用水平相对高，卡车次之，客车企业属于起步阶段。如何解决应用难题 就汽车行业来说，国内汽车厂家所用到的CAE软件跟国外汽车厂家所用的基本一样，那么，国内汽车厂家普遍应用水平不高的原因在哪里呢？ 首先是企业领导对CAE的功能还没有能够充分认识。虽然现在汽车企业领导层普遍认识到CAE的作用，但是对CAE应用的难度没有充分估计。不少企业认为买回来CAE软件就可以发挥立竿见影的作用，但事实上如果没有经验丰富的CAE人员，很难立刻见到成效；