在傳統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)過程中,，分析的主要角色是設(shè)計(jì)的后驗(yàn)校核和事故分析,。而且,，還存在著CAE分析工具往往面臨多個(gè)系統(tǒng)并存的局面,。多個(gè)系統(tǒng)并存是目前企業(yè)CAE應(yīng)用的壁壘,，這種情況下,，不但使用起來(lái)很不方便,，培訓(xùn)成本也隨之增加。同時(shí),，還要將幾何界面中的CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入到有限元界面中,，在轉(zhuǎn)換過程中就容易造成數(shù)據(jù)丟失。有限元界面對(duì)使用者,，要求其有限元的專業(yè)知識(shí)(要理解各個(gè)求解器的單元庫(kù)),，真正設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)第一線的人員用不起來(lái)。/ a1 h& Y- t- n' C0 }
/ p* F3 \/ S& o同時(shí),，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是裝配體,，而不是單個(gè)的零件，裝配的結(jié)合條件是定義在有限元數(shù)據(jù)上的,，而不是定義在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)上,，如CAD數(shù)據(jù)上的，裝配的定義也需要專家,。此外,，沒有知識(shí)工程來(lái)保存作業(yè)流程，每當(dāng)有設(shè)計(jì)變更的時(shí)候,，因?yàn)槭窃贑AD系統(tǒng)之外做的,，使得參數(shù)化的數(shù)據(jù)失去其參數(shù)意義,，回不去了，只得重新建模,。這些都是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中CAE所面臨的問題,，這也導(dǎo)致了開發(fā)品質(zhì)和效率的低下。 9 w& l% Q( @0 z, I! d, [( p0 `" D4 K
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“在CAD/CAM/CAE進(jìn)入集成時(shí)代的今天, CAD的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代已經(jīng)基本結(jié)束,，特別是高端CAD,，如今只剩下幾大主流軟件。而CAE卻是還存在百家爭(zhēng)鳴的局面,，還沒有誰(shuí)能夠一統(tǒng)天下,。”“以前游離于CAD之外是可以的,，現(xiàn)在不行了,。從CAD歷史發(fā)展來(lái)看，90年代以前大部分都是非參數(shù)化的,，90年代開始以參數(shù)化為主,，到2000之后，發(fā)展到知識(shí)工程化,。與之相對(duì)應(yīng)的,，CAE的發(fā)展軌跡，從有限元FEM到計(jì)算力學(xué),，再到CAE,。在90年代以前，設(shè)計(jì)是以形體為主,，此時(shí)的主流CAE是獨(dú)立于CAD系統(tǒng),；發(fā)展到90年代，參數(shù)化CAE成為主流,，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參數(shù)化,，易于進(jìn)行形狀優(yōu)化，此時(shí)的主流CAE開始講究與CAD系統(tǒng)界面的融合,；本世紀(jì)初開始,，以solidworks為代表的CAD強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的智能化，不僅所有的數(shù)據(jù)都是參數(shù)化的,，而且還有設(shè)計(jì)表,，各種設(shè)計(jì)方案可以通過EXCEL表格來(lái)驅(qū)動(dòng)，用戶還可以自己定義特征,、規(guī)矩等,。
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此外，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不僅僅是形體和數(shù)據(jù),，而是多樣的,�,！氨热缯f(shuō)焊接，焊接有各種各樣的定義,，這些定義都是在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)里有的,，而此時(shí)，回到剛才的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,，一旦把CAD的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出來(lái),，所有智能化的信息、財(cái)富就全部丟失了,，因?yàn)檩敵龅臄?shù)據(jù)是孤立的,，就好比只有軀殼而沒有內(nèi)核一般，這就給企業(yè)造成巨大的浪費(fèi),，并且這些信息還必須要在CAE軟件中重新定義,。，“在這種情況下,，集成到CAD的CAE功能就非常重要了,。; c$ D2 ~2 Q- Z! `7 y6 Q
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最早提出CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)概念的SDRC（研發(fā)了EDS Idea軟件）的創(chuàng)始人Jason Lemon，他的初衷是希望分析工具為設(shè)計(jì)人員所用的設(shè)計(jì)工具,。事實(shí)上,，CAE是面向設(shè)計(jì)的，以設(shè)計(jì)為依歸的,。而有限元注重的是方法,；計(jì)算力學(xué)是有限元的延伸，是以方法論為主,。而CAE是以工程目的、設(shè)計(jì)目的為主的,。企業(yè)需要的是如何使自己的產(chǎn)品在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力,，而大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)沒有CAE的積累，常常是會(huì)用工具而不知如何定義條件,，有時(shí)還出現(xiàn)本末倒置,，把做網(wǎng)格當(dāng)做CAE的現(xiàn)象。
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還有一點(diǎn)需要澄清的是面向設(shè)計(jì)人員的CAE和面向分析人員的CAE是有差別的,。分析的目的和使用的人員,、采用的工具都有所不同。分析工具面對(duì)的是分析家,，而設(shè)計(jì)工具是面向設(shè)計(jì)師的,。 它們之間的區(qū)別在哪？首先,，設(shè)計(jì)期待的是什么,？我們從用戶的滿意和產(chǎn)品要求的滿足兩個(gè)緯度考量,，對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)來(lái)說(shuō)，有些品質(zhì)是大家都不關(guān)心的,，而有些是必須要滿足的,，也就是當(dāng)然品質(zhì)；還有一種品質(zhì)是魅力品質(zhì),，一個(gè)產(chǎn)品只具有當(dāng)然品質(zhì),，而沒有魅力，那么就不具備競(jìng)爭(zhēng)力,�,？蛻粼谫�(gòu)買產(chǎn)品的時(shí)候，對(duì)于當(dāng)然品質(zhì),，認(rèn)為是必須具備的,，因此更關(guān)心魅力品質(zhì)。設(shè)計(jì)人員是創(chuàng)造魅力品質(zhì)的主體,，而分析人員是保證當(dāng)然品質(zhì)的,。此外，二者的分工也有所區(qū)別,。設(shè)計(jì)CAE創(chuàng)造魅力品質(zhì),，這類CAE系統(tǒng)的特征是，要求網(wǎng)格自動(dòng)生成,；對(duì)主要設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行CAE分析,；以單一目標(biāo)為主的線性分析；從分析的結(jié)果來(lái)定型（形體,、尺寸）,。7 P; u0 O2 S7 T2 P% R! L H+ h
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這些特征使得設(shè)計(jì)方案能夠快速檢驗(yàn)。而分析人員的CAE即有限元分析,，是品質(zhì)的保障,。它包括對(duì)強(qiáng)度以外的設(shè)計(jì)目標(biāo)的CAE詳細(xì)分析；多物理現(xiàn)象的耦合分析,；用于強(qiáng)度保障的多目的非線性分析等,。“因此,，二者的分工是不同的,，而目前國(guó)內(nèi)企業(yè)CAE應(yīng)用的最大的問題是只有分析人員的有限元，而沒有設(shè)計(jì)人員的CAE,�,！边@恰恰背離了CAE最初提出時(shí)的理念。“還有一點(diǎn)非常重要,，就是能否從CAE回到CAD,，而這一點(diǎn)將決定產(chǎn)品的魅力品質(zhì)，但目前卻被忽略了,�,！比绻鸆AE系統(tǒng)是獨(dú)立于CAD的，那么如果產(chǎn)生了設(shè)計(jì)變更之后,，數(shù)據(jù)就回不到CAE系統(tǒng)中了,，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的不便。如果兩個(gè)系統(tǒng)是集成的,，那么變更后的數(shù)據(jù)就可以直接加載到CAE系統(tǒng)中,，變成用于分析的數(shù)據(jù)，而CAE分析后的計(jì)算數(shù)據(jù)又可以回到CAD中,，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),。因此，從CAE回到CAD也是非常重要的,。
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據(jù)統(tǒng)計(jì),，目前企業(yè)從事CAE分析的人員中，畫圖工占12%,，工程師占20%,，工程師與畫圖工相比，他具備一定的有限元分析知識(shí),，而畫圖工通常缺乏這些概念,。還有一種情況，CAE專家與畫圖工組成項(xiàng)目組,，這種占到28%,，而畫圖工交給分析人員來(lái)做的占40%。而未來(lái)會(huì)變成,，畫圖工做三分之一 的分析工作,。這是種變化產(chǎn)生的原因是設(shè)計(jì)CAE的發(fā)展變化。理想的情況下,， 設(shè)計(jì)和分析在同一環(huán)境下，也就是在CAD集成平臺(tái),，就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-分析的快速循環(huán),，使得傳統(tǒng)產(chǎn)品開 發(fā)變成短過程的開發(fā)過程，即設(shè)計(jì)-分析的循環(huán)型產(chǎn)品開發(fā)過程,，也就是基于CAE或基于分析的設(shè)計(jì),。
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4 d' }& \/ j1 V" X- J& y未來(lái)CAE的發(fā)展，首先CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)仿真一體化；其次,，CAE回歸設(shè)計(jì)本源,，回歸以設(shè)計(jì)為目的,；分析模擬的數(shù)據(jù)和流程的管理,；多學(xué)科仿真及混合有限元分析等,。無(wú)論怎樣,，設(shè)計(jì)仿真一體化都是大勢(shì)所趨,，未來(lái)CAE要更多為設(shè)計(jì)服務(wù),，為設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供更好的支撐$ U# D) U+ U3 E& m
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發(fā)表于 2013-9-9 18:50:45
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