CAE基础培训(最全)优质PPT.pptx

1、2.与CAD（Design），CAM（Manufacture）对应核心思想：CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样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。功能作用：1.增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的合理性，减少设计成本；2.缩短设计和分析的循环周期；3.CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；4.采用优化设计，找

2、出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本；5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；7.进行机械事故分析，查找事故原因。应用领域：电子、造船、建筑、航空、航天、机械、汽车等领域 CAE软件的分类:1.针对特定类型的工程或产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化的软件，称之为专用CAE软件.总共分为10类：计算流体、建筑结构类、钢结构类、多体动力学类、结构优化类、转子动力学类、声场类、电磁场类、铸造类、前后处理类。如：Moldflow（模流分析）、AutoForm（钣金冲压）、procast（铸造模拟）、Hypermesh（划分网格）、hypervi

3、ew（后处理）2.可以对多种类型的工程和产品的物理、力学性能进行分析、模拟和预测、评价和优化，以实现产品技术创新的软件，称之为通用CAE软件。如abaqus、ansys、i-deas、LS-dyna、Nastran。Hypermesh介绍Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。Hypermesh最著名的特点是它所具有的强大的有限元网格划分前处理功能.ABAQUS介绍ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软

4、件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析ANSYS介绍ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工

5、程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computerAideddesign）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN,Alogor,IDEAS,AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

6、有限元分析的基本概念：有限元分析（有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题

7、所代替。而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段之有效的工程分析手段有限元分析流程明确分析问题的类型：1.研究对象分为：静态结构分析，动态分析。2.研究问题分为线性问题，非线性问题3.按物理场分：结构（固体）、流体、电磁、温度场等前处理求解后处理优化报告几何网格单元装配材料约束模态刚度强度碰撞冲击耦合位移应力应变能量振型结构尺寸连接材料背景模型云图曲线建议分析类型介绍1.结构静力分析用来求解

8、外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。2.结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。3.结构非线性分析结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。非线性包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4.动力学分析当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。5.热分析、6.电磁场分析、7.流

9、体动力学分析、8.声场分析。运动及动力学运动及动力学分析主要涉及运动及动力学分析主要涉及:运动件的干涉校核和动力学分析，悬运动件的干涉校核和动力学分析，悬架或底盘系统的操作稳定性等架或底盘系统的操作稳定性等求解软件主要包括求解软件主要包括:ADAMS，Recydn，CATIA，UG结构及疲劳结构疲劳分析主要涉及结构疲劳分析主要涉及:零部件的刚度、强度、模态、疲劳耐久等。求解软件主要包括求解软件主要包括:Nastran,ABAQUS,Hyperworks,Fe-safe,Fatigue等，也即隐式算法（低速）。等，也即隐式算法（低速）。碰撞碰撞分析主要涉及碰撞分析主要涉及:整车的正碰、侧碰、尾碰

10、、偏置碰、翻转、行整车的正碰、侧碰、尾碰、偏置碰、翻转、行人保护等。人保护等。Ls-Dyna,Radioss等，也即显式算法（高速）。等，也即显式算法（高速）。冲击或跌落冲击或跌落分析主要涉及冲击或跌落分析主要涉及:零部件或系统的冲击或跌落等。NVHNVH分析主要涉及分析主要涉及:整车或零部件的振动、噪声等整车或零部件的振动、噪声等求解软件主要包括求解软件主要包括:Nastran,Sysnoise,Actran等等流场分析流场流场分析主要涉及分析主要涉及:整车的外流场整车的外流场（风阻风阻）、空调的除霜风道、乘客、空调的除霜风道、乘客舱流场及温度场、散热器、冷凝器、风扇热交换零件的流场、整舱流

11、场及温度场、散热器、冷凝器、风扇热交换零件的流场、整车密封性等。车密封性等。CFD软件主要包括软件主要包括:Fluent,CFX,STAR-CD等，也即计算流体力学。等，也即计算流体力学。热、固耦合分析耦合分析主要涉及耦合分析主要涉及:零部件在复杂环境零部件在复杂环境（温度、外力等综合条件温度、外力等综合条件）的的结果性能结果性能求解软件主要包括求解软件主要包括:ABAQUS，ANSYS等等成型分析成型分析主要涉及成型分析主要涉及:注塑成型分析注塑成型分析，冲压成型分析，铸造成型，冲压成型分析，铸造成型分析分析等等。等等。软件主要包括软件主要包括:Moldflow,Dynaform,MAGMA

12、4.CAE分析工作的要求分析工作的要求CAE工作并不一定要拥有大量的专业知识才能够开展，但工作能力的工作并不一定要拥有大量的专业知识才能够开展，但工作能力的提高与专业知识的掌握程度是息息相关的。提高与专业知识的掌握程度是息息相关的。一个合格的有限元分析工程师应具备三方面的技能和经验一个合格的有限元分析工程师应具备三方面的技能和经验 理论基础，包括力学理论和有限元理论理论基础，包括力学理论和有限元理论必要的程序使用经验，对常用商业有限元分析程序能熟练应用必要的程序使用经验，对常用商业有限元分析程序能熟练应用工程实践的经验，对于不同的工程问题能够准确做出判断并确定分工程实践的经验，对于不同的工程问

13、题能够准确做出判断并确定分析方案。析方案。CAE角色及总结CAE是算命的？“工程是一种工程是一种近似对近似对 而不是而不是完全错完全错的艺术的艺术”“Engineering is the art of being approximately right rather than exactly wrong”引自引自 英国皇家工程院院士，英国机械工程师协会主英国皇家工程院院士，英国机械工程师协会主席席-Rod A.Smith 教授，教授，1990年年CAE角色及总结数值计算数值计算数值计算工程经验工程经验工程经验试验修正试验修正试验修正化验分析识别问题开具处方指引方向CAE角色及总结Thank you very much!Q&A