CAD/CAE的區(qū)別與系統(tǒng)發(fā)展

　　現(xiàn)在幾乎所有的CAD廠家都認(rèn)識(shí)到CAE的重要性，都先后在CAD環(huán)境中加入了CAE，雖然功能有弱有強(qiáng)，但是都充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)分析一體化是CAD/CAE系統(tǒng)的發(fā)展方向。下面將具體論述設(shè)計(jì)分析一體化的CAD/CAE系統(tǒng)的將成為發(fā)展的必然。

　　3.以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向

　　在制造型企業(yè)中CAE的目的優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，因此分析應(yīng)該無縫融入到設(shè)計(jì)過程中。因此，單一無縫的CAD/CAE界面是使用的基礎(chǔ)。另外，仿真分析如何無縫的融入設(shè)計(jì)過程，減少設(shè)計(jì)人員使用CAE系統(tǒng)的難度也是目前發(fā)展的方向。仿真向?qū)У燃夹g(shù)精彩的體現(xiàn)了“以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向”的先進(jìn)思路。

　　下面以SolidWorks的Simulation產(chǎn)品簡(jiǎn)單介紹，從SolidWorks2009開始，其著名的FEA軟件COSMOSWorks改名為SolidWorks Simulation。其為了體現(xiàn)設(shè)計(jì)仿真一體化的解決方案，在無縫集成界面做了創(chuàng)造性的改變，將仿真界面，仿真流程無縫融入到SolidWorks的設(shè)計(jì)過程中。

　　SolidWorks Simulation的仿真向?qū)?，包含以下顧問向?qū)В核憷檰?圖2)、性能顧問(圖 3)、約束和載荷顧問、連接顧問、結(jié)果顧問

　　圖2算例顧問 圖3性能顧問

　　4.分析功能高級(jí)化;

　　實(shí)際產(chǎn)品的運(yùn)用環(huán)境非常復(fù)雜，因此僅進(jìn)行零件級(jí)別的分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此必須進(jìn)行系統(tǒng)及部件級(jí)的分析。但是系統(tǒng)及部件級(jí)的分析存在著相當(dāng)?shù)碾y度，下面分別論述。

　　a)系統(tǒng)及部件級(jí)分析

　　以FEA為例，為了實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的分析，設(shè)計(jì)的幾何部件會(huì)需要不同的單元類型，實(shí)體、殼、梁、桿進(jìn)行離散。而且需要充分考慮裝配體間的連接關(guān)系和接觸關(guān)系。

　　其中連接關(guān)系的處理尤其重要，涉及到螺栓連接、銷釘連接、彈簧、點(diǎn)焊、軸承等非常復(fù)雜的連接關(guān)系(圖4)。

　　圖4 面向設(shè)計(jì)者及分析專家的裝配體連接關(guān)系

　　b)多領(lǐng)域的全面分析

　　任何一個(gè)產(chǎn)品決計(jì)不能僅考慮靜強(qiáng)度，必須考慮多領(lǐng)域的問題，比如靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞、參數(shù)優(yōu)化等。圖5展示了在統(tǒng)一界面下產(chǎn)品的多領(lǐng)域分析。

　　圖5統(tǒng)一界面下產(chǎn)品的多領(lǐng)域分析 圖6 面向設(shè)計(jì)者的多場(chǎng)耦合分析

　　c)面向設(shè)計(jì)者的多場(chǎng)耦合

　　熱-結(jié)構(gòu)、流體-結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué)-結(jié)構(gòu)等多場(chǎng)分析是目前分析中的一個(gè)重要發(fā)展方向，他可以解決非常復(fù)雜的工程問題(圖6)。

　　d)特殊行業(yè)及領(lǐng)域的需求

　　面對(duì)很多行業(yè)有很多特殊需求，因此需要特殊的CAE模塊。例如面對(duì)壓力容器，需要符合ASME標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器校核工具(圖7);面對(duì)電子和消費(fèi)品領(lǐng)域，需要解決跌落分析的能力(圖8)。

　　圖7壓力容器應(yīng)力線性化 圖8 望遠(yuǎn)鏡跌落分析

　　e)高級(jí)分析需求

　　面對(duì)日益復(fù)雜的使用環(huán)境，必須考慮復(fù)合材料、材料非線性、高級(jí)機(jī)械振動(dòng)、非線性動(dòng)力學(xué)等高級(jí)分析的需求。