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计算机辅助分析(Computer Aided Engineering),也称为计算机辅助工程。这种技术是结合计算机技术和工程分析技术的新兴技术。CAE软件将采用计算机学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学等学科的传统理论与计算机技术相结合,从而形成一种综合性、知识密集型的信息产品。CAE的核心技术世有限元理论和数学计算方法。经过几十年的发展,CAE软件分析的对象已逐渐由线性系统发展到非线性系统,并有单一的物理场发展到多场耦合系统,并在机械、航天、建筑、土木工程等领域中取得了积极且成功的应用。随着计算机、CAD、CAPP、CAM、PDM和ERP等技术的发展,CAE技术逐渐与它们相互融合,朝向多元化信息技术集成的方向发展。
CAE是一个可以用广义和狭义角度来解释的概念。从字面上来看,它可以广泛地包括工程和制造业信息化的所有方面。但是传统的CAE则是指用计算机对工程和产品做可靠性的分析、对其未来的状态和运行状态进行仿真,以尽早发现设计中的缺陷,并验证产品功能和性能的可用性和可靠性。换句话说,CAE是指工程设计中的分析计算与分析方针,具体包括:运动/动力学仿真、工程数值分析、结构与过程优化设计和结构强度与寿命评估。运动/动力学仿真用来对CAD建模完成的模型进行运动学仿真和动力学仿真;工程数值分析用来分析确定产品的性能;结构与过程优化设计用来保证产品功能;结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行、可靠性如何,以及使用寿命如何。从过程化、实用化技术发展的角度看,CAE的核心技术为仿真模型运动的运动/动力学仿真疾书和有限元分析技术。
CAE的用途表现为下述几个方面:
l 采用运动/动力学的理论、方法,通过CAD绘出实体模型并设计出会动的机构。然后,对整机进行运动/动力学仿真,分析出诸如位置、速度、加速度、作用力等具有修正机构设计参照价值的物理数据。
l 采用工程数值分析中的有限元等技术,来分析、计算出产品结构的应力、变形等物理量,分析出整个物理量在空间与时间上的分布,完成结构的线性、静力计算分析,一直到非线性、动力的计算分析。
l 在满足设计要求的条件下,采用过程优化设计方法,对产品的结构、设计参数、结构形状参数进行优化设计,使产品结构性能达到最佳状态。
l 采用结构强度与寿命评估的理论、方法、规范,评估结构的安全性、可靠性和使用寿命。
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