以結構CAE的角度看CAE的應用

目前CAE在工業領域的應用大致可以總結為以下幾個場景:面向設計、面向研發、面向疑難雜癥

(僅講CAE技術本身,CAE技術結合在線監測、可視化等CAE+外沿技術的應用不在本文所述內容中)

1、面向設計

面向設計CAE解決的是產品的設計問題,CAE完全參與甚至決定產品的設計。

特點

1)專業性強,對專業知識要求比CAE知識高;

2)有專業的國家規范、行業規范和經驗約束,最主要的是由權威性的標準;

3)CAE結合行業知識和相關規范,實現定量分析

4)快速響應,能夠高效率利用CAE結果進行設計,周期較短;

5)CAE分析結果即能代表最終結果,無需試驗驗證,因為有規范背書;

6)專業性CAE軟件或者定制化的CAE軟件比通用性CAE軟件更受歡迎;

7)CAE的應用更為成熟。

從其特點可以看出,面向設計的CAE應用即是將傳統的手算過程以CAE的形式展現,實現電算化,提高產品設計效率。

典型行業

建筑、橋梁、壓力容器等覆蓋較廣、對生命和財產能夠產生廣大、顯著影響的行業。(這些行業建立標準的動力也是相對較大的)。

 

2、面向研發

面向研發CAE主要是幫助產品的研發,參與產品的研發過程,與其他的過程配合才能決定產品的實際設計。

特點

1)CAE僅作為輔助,對人員的專業能力要求相對不高,重點是CAE技術、軟件操作和應用能力;

2)主要是定性分析,分析結果不以“行與不行”為指導意見,而是以“受力更好”、“重量更輕”、“壽命更長”、“強度更高”等意見指導產品設計;

3)過程較長,需要很多次的迭代,甚至是優化,以使產品性能更好;

4)CAE分析輔助產品的設計,為產品提供預測性的建議,最終產品的定型還要依賴于試驗驗證,難以做到以CAE分析結果作為產品設計的決定性依據;

5)面向研發的CAE應用目前比較適合在大批量產品的設計上,例如手機行業、汽車行業、芯片行業,應用成本是其中比較關鍵的一個因素;

6)面向研發的CAE應用發展的最終形式是面向設計,通過大量的CAE應用經驗、試驗數據積累、行業理論的成熟、企業CAE規范與流程的完善,最終會助推CAE在該行業的成熟應用,也助推行業頒布產品設計相關的CAE標準,有了標準背書,自然會使該行業的CAE應用成為一種必須;

7)面向研發CAE應用成為面向設計CAE應用可能需要經歷很長的時間,就如壓力容器行業,其過程也是歷經了幾十年,投入了大量的理論研究人員。

 

3、面向研發CAE與面向設計CAE的區別:

最主要的區別是:是通過個人(團隊)還是通過標準(權威性的標準)來判斷CAE分析結果是行與不行。

通過個人來判斷必然受到個人自身的經驗和能力的影響,具有局限性,不同的人很可能有不同的結果,一個人在不同階段也可能做出不同的結果,所以CAE結果只用來參考,不用來下結論、作保證;

通過標準來判斷,只要嚴格遵守標準的所有規定,任何過程和處理方法都有據可依,滿足標準規定的要求,那么結果就是對的,完全能夠決定設計的行與不行。換句話說,如果整個CAE流程是完全對的上標準的,那么即使產品最后出了問題,那也不是CAE分析設計的問題!

典型行業

汽車、手機、電子芯片等做大批量的產品、資本相對雄厚、追求創新的行業。

 

4、面向疑難雜癥

面向疑難雜癥CAE應用顧名思義是通過CAE的手段或者再結合其他手段解決普通方法難以解決的問題。

例如某轉子的故障診斷問題、設備爆炸原因分析、焊接失效問題、激光焊接模擬等等。

特點:

1)“科研”屬性較強,關鍵在于理論,CAE只是為了找到問題(原因、關鍵)的手段;

2)CAE應用通常較為復雜,涉及的不確定因素多(例如復合材料本構的合理描述、爆炸算法的準確性、移動熱源模擬的準確性等等),CAE結果的可用性需要打折扣;

3)CAE經驗難以復制,更強調個人因素的影響;

4)面向疑難雜癥的CAE應用關鍵在于解決疑難雜癥本身,并非簡單的在于CAE分析結果。不管怎樣的分析結果,如果能夠基于理論,使結果能夠與理論自洽,以說明問題、解決問題,那么CAE就是有意義的。

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