CAE設計的案例
雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁CAE設計方法
摘 要：雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁的力學計算模型復雜，容易出錯，運用VB6.0軟件、AGW4.2軟件將Creo4.0軟件和ANSYS19.0軟件集成到一個平臺，開發了雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁CAE設計系統，通過簡便直觀的人機交互界面可實現該類主梁的快速CAE設計，避免了誤算，提高了設計效率和質量。
關鍵詞：雙梁橋式起重機;箱形偏軌主梁;VB6.0;AGW;CAE;
0 引 言
主梁是橋式起重機中最重要的關鍵部件，設計要求極其嚴格，傳統的設計方法通常是進行計算校核、繪制圖形以及ANSYS分析等，設計周期長。構建橋式起重機主梁的CAE集成系統，運用計算機代替手工進行計算與繪圖，可通過人機交互，最大限度地發揮設計人員的創造力和經驗[1],提高橋式起重機的設計效率和質量[2]。
鋼結構是整臺起重機的骨架，用以裝置起重機的機械、電氣設備，支持被起吊的重物，承受和傳遞作用在起重機上的各種載荷[3]。橋式起重機的主梁有多種結構形式，箱形結構是被廣泛采用的形式之一。對于偏軌箱形梁，由于軌道偏置在一塊腹板上，可以省去一些作為軌道支承用的小加肋板，減小了小車軌距，大大降低了小車重量，同時減少了焊接量[4],故雙梁箱形偏軌主梁得到了越來越多的應用。筆者以雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁為研究對象，使用Creo軟件建立雙梁箱形偏軌主梁的初始三維模型，然后在VB平臺上開發雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁CAE設計系統，調用ANSYS軟件對其進行有限元分析，快速實現雙梁橋式起重機箱形偏軌主梁的結構設計和有限元分析工作，克服了傳統設計方法設計工作量大、容易出錯、且不利于反復修改再設計的缺點，為實際工程應用提供了一個強有力的設計工具。
展開 《板材成形CAE設計及應用》第一道例題
請問誰做過北航出版的《板材成形CAE設計及應用》——基于DYNAFORM的第一道例題，圓筒零件？
我按照書上的方法做了，但是結果算飛了，有算成功的嗎？工具參數和成形參數是如何設置的呢？多謝了啊！
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《板料成形CAE設計及應用——基于DYNAFORM》實例模型文件和結果視頻文件.rar
基于CATIA的舵桿CAD/CAE一體化設計
任浩楠等[2]研究了在CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)與ANSYS軟件之間搭建水工結構CAD/CAE一體化系統的方法，通過數據接口在兩者之間進行基于參數的雙向傳遞和互相驅動，可簡化水工結構優化設計流程；陳明等[3]研究了CATIA平臺的上飛機零件CAD/CAE集成，通過二次開發實現設計模型與仿真數據鏈接；王桂錄[4]研究了Pro/E環境下的直齒圓柱齒輪CAD/CAE一體化技術，完成了對零件的全流程設計。目前CAD/CAE一體化技術在船舶設計領域的應用相對較少。
CATIA是由達索公司開發的CAD/CAE/CAM(Computer Aided Manufacturing)集成化應用系統，軟件內容涵蓋產品從概念設計、三維設計、工程分析計算、動態模擬與仿真、工程圖生成到數控加工的全過程。本文將CATIA優秀的建模技術與強大的工程結構分析能力有效結合，對某船舵桿進行CAD/CAE一體化設計分析，獲取其力學特性并完成結構優化。
1 舵力和舵桿扭矩計算
該船配備2只懸掛舵，舵葉平均寬度為2.0 m, 舵葉面積為6.8 m2,船舶設計航速為16 kn。根據《鋼質海船入級規范》,舵力和扭矩的計算公式分別為
式(1)和式(2)中：F為舵力；vd為航速；A為舵葉面積；K1、K2和K3為相關舵葉參數；T為扭矩；R為臂距，其取值不小于0.1倍舵葉平均寬度。經計算得：F=323 kN;T=64.6 kN·m。
2 舵桿CAD/CAE一體化設計
在CATIA中對舵桿進行三維實體建模，通過其自帶的工程數據鏈接，將三維實體模型自動導入CATIA結構分析模塊中，采用有限元分析方法對結構性能進行評估，調整模型尺寸，以獲得最佳的舵桿結構設計方案，具體流程見圖1。
展開 
從自動化CAE分析到產品自動最佳化設計-CAE的未來與現況
陳申岳, 臺灣國立交通大學專任助理教授, 美亞歷桑那州立大學博士, 有限元素法在工程上之應用, 航太工業、 汽車工業、結構力學、電腦輔助工程．sy.chen@fea-optimization.com
以下再轉其文章一篇：
從自動化CAE分析到產品自動最佳化設計-CAE的未來與現況
陳申岳
S-Y. Chen, Ph.D.
崴昊科技有限公司
(FEA-Opt Technology)
摘要
CAE技術的應用，一直是工業研發上的重要課題。但是CAE的繁復與多變性，卻也使許多技術人員及公司卻步不前。為了使CAE分析在操作上更為快速而簡便，全球的研究人員及科學家自1970年以來，就致力于將CAE分析及產品設計朝著更穩定、更為自動化的方向邁進。本文介紹自動化CAE之觀念，從分析模擬至自動化設計，說明近年來CAE的發展與走向。并藉由介紹ADINA多重物理分析軟體及A2Design最佳化設計軟體之應用實例，展現目前技術之可行性，并探討未來可能之走向。
關鍵字：A2Design、 ADINA、有限元素法、CAE、最佳化設計，結構分析，多重物理現象分析
一、 前言
CAE一辭，全名為Computer Aided Engineering，意為電腦輔助工程，為臺灣大陸地區慣用的名辭。但在歐美地區，較常見的說法是FEA (Finite Element Analysis)，FEM (Finite Element Method)或FVM (Finite Volume Method)。此法可追朔回1960年代末期美國某位土木系教授，為了計算水壩的應力而開發出來的離散式(Discretized)積分法，此后經學者專家們不停地發展改近而在理論及實用上近趨成熟。
展開 HyperWorks 在楊伯翰大學進行協 同/全球 CAE 和設計教學中的應用
行業：大學/設計
挑戰：開展全球協同的基于CAE工程 的設計課程
Altair 解決方案：在課程中應用HyperMesh和 OptiStruct
優點：用以行業為重點的CAE設 計工具培養本科生所需的 技能去解決實際的工程問題 ；協同的學習環境能夠促使 學生保持一個長期從事 CAE設計仿真學習的心態
背景介紹
楊百翰大學機械工程系（Brigham Young University，簡稱BYU)特別重視 培養應用型人才，使學生通過應用先進的技術開發新穎且創造性的產品方面成 為佼佼者。為實現這一目標，機械工程系課程的主要內容之一是設置專注于基 本原理和多學科計算機輔助工程CAE的教學課程。富爾頓學院全球工程教授 Greg Jensen博士，帶領該系發展創新的CAE教學。他的工作重點是開發下一 代基于多用戶，結合云計算的CAE協同仿真工具和方法。當前工業產品開發成 功的關鍵因素是國際性公司與全球眾多技術供應商、開發者和制造廠商合作和 交流的能力。有能力帶領跨國團隊解決具有挑戰性的難題，并愿意與全球各地 的合作伙伴進行在線交流對一家公司的成功是來說是必要的。
挑戰
楊百翰大學的Jensen博士面臨的具體挑戰是完全重新制定一門高級工程 設計課程，ME471，該課程已經在教學中使用了30年。該課程由課堂教學和實 驗兩部分組成，強調理論概念和實際的CAE技能，包括拓撲優化、曲面、先進 的實體網格技術及參數化建模方法。由學生組成的團隊要求在16周內完成設計 項目。
重新制定課程內容的一個主要目的是增強網絡設計項目的能力，從而設計 項目就可以由全球不同的工程大學組成團隊合作來完成。
展開 基于CAE技術的化工設備設計
3.4單因素評價
按一個因素出發進行評價，定出腐蝕量對各離散值的隸屬度，得出評價集為
3.5模糊綜合評價
進行F和R合成，使用近幾年來CAE設計中常用的處理軟件MATLAB6.5來處理矩陣，可得
3.6用MATLAB編程功能可以完全確定以上所有的參數在MATLAB中輸人源程序:
%號后面全部為程序的注釋說明
D=3.0;%儲罐直徑和最高液面到圓板下端的距離;
H=3.0;
%用模糊評價法確定設備的壁厚腐蝕裕量;
%建立權重集;
3.7運行得到全部的結果
4兩種設計的造價成本對比分析
制造廠家的設備報價(含加工費):20萬元/t
由此對比可知:
由此可見，合理的設計方案對于控制設備成本有極為現實可觀的效果。單純的按經驗設計并不是合理的設計方法，設計人員一定要有成本控制意識，控制最合理的方案就是為企業創造效益。
5結束語
設計者應該意識到，關于機械設計的各種新的分析理論應該越來越受到工程設計界的關注，相應的方法及工具正開始大量應用到實際設計工作中。掌握并使用這些方法可以克服單憑經驗設計的不足。
展開 第二期面向設計工程師的CAE一天速成班
「技術鄰精品CAE培訓班系列：面向設計工程師的CAE一天速成班——第一期已于7月27日在杭州成功舉辦，來自汽車、電子、建筑、工程、機械、家電等行業約40名工程師參加了第一期培訓，現決定于8月31日在杭州開設第二期培訓班。
CAE軟件雖然已經在制造業很普及，但是大部分還是企業的CAE工程師使用。越來越多的設計人員想學習CAE軟件，但是傳統的CAE軟件對大部分設計人員來說：
CAE學習門檻太高——基礎培訓至少3天，熟悉使用至少半年
網格劃分太繁瑣——通常要花幾天時間清理幾何、處理網格
對理論知識要求太高——不懂力學是很難深度掌握CAE
這些都不是問題！現在有專門面向設計工程師用的CAE軟件—SimSolid
不用清理幾何
不用畫網格（不是自動畫網格，真的沒網格）
設置快捷傻瓜
精度和傳統CAE很接近
特別適合在研發階段，用來快速評估產品的力學性能，設計工程師能夠在很短的時間內獨立完成CAE分析，無需CAE工程師協助，大大提高研發的效率。設計工程師可以任性地、不用求助別人進行多個設計方案對比尋優了。
為了讓廣大設計工程師掌握這款利器，從7月開始，技術鄰特別聯合Altair公司，設立《設計工程師CAE一天速成班》，每月舉辦一期，由Altair認證工程師馬老師授課。
展開 CAE技術為汽車產品設計保駕護航~
整車開發一般都逃不過以下6個階段，產品戰略階段→概念設計階段→詳細設計階段→樣車階段→投產階段→改進階段，那么CAE分析在汽車開發哪些階段發揮作用呢？
毫不夸張的說，需要結構設計的地方就需要CAE。從概念設計開始，后面5個階段都需要CAE進行輔助設計，比如汽車外形設計是否符合空氣動力學性能、車架如何設計結實又節約成本、樣車性能不達標是哪些原因、投產階段制造工藝限制對汽車本身設計是否有影響、汽車產品不足之處如何改進等等問題，都需要通過CAE來輔助，仿真計算結果對產品性能進行評估，并作為優化設計的重要依據。
CAE技術不僅在整車開發各個階段發揮作用，在汽車行業的應用從最初的線彈性部件分析到汽車結構中大量的非線性問題分析，到現在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，CAE分析幾乎涵蓋了汽車性能的方方面面。元王作為CAE應用解決方案專家，專業提供汽車領域內的各種CAE技術服務~
01剛強度分析
車架和車身是汽車結構中最為復雜的受力部件，其強度和剛度分析對整個汽車的承載能力和抗變形能力至關重要。此外，基于強度和剛度分析的車架和車身結構優化對整車的輕量化從而提高經濟性和動力性也有很大作用。
展開 CAE技術為汽車產品設計保駕護航~
整車開發一般都逃不過以下6個階段，產品戰略階段→概念設計階段→詳細設計階段→樣車階段→投產階段→改進階段，那么CAE分析在汽車開發哪些階段發揮作用呢？
毫不夸張的說，需要結構設計的地方就需要CAE。從概念設計開始，后面5個階段都需要CAE進行輔助設計，比如汽車外形設計是否符合空氣動力學性能、車架如何設計結實又節約成本、樣車性能不達標是哪些原因、投產階段制造工藝限制對汽車本身設計是否有影響、汽車產品不足之處如何改進等等問題，都需要通過CAE來輔助，仿真計算結果對產品性能進行評估，并作為優化設計的重要依據。
CAE技術不僅在整車開發各個階段發揮作用，在汽車行業的應用從最初的線彈性部件分析到汽車結構中大量的非線性問題分析，到現在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，CAE分析幾乎涵蓋了汽車性能的方方面面。
01
剛強度分析
車架和車身是汽車結構中最為復雜的受力部件，其強度和剛度分析對整個汽車的承載能力和抗變形能力至關重要。此外，基于強度和剛度分析的車架和車身結構優化對整車的輕量化從而提高經濟性和動力性也有很大作用。
02
外流場分析
汽車外流場分析主要解決汽車在高速行駛時的空氣阻力，優秀的汽車流場設計能降低汽車阻力，適當增加汽車的地面附著力，不管是為了安全還是燃油效率，都是十分必要的。
03
機構運動分析
機構運動分析就是根據原動件的已知運動規律，求該機構其他構件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構件的角位移、角速度和角加速度，了解從動件的速度變化規律能否滿足工作要求。
展開 CAD/CAE技術在模具設計中的應用
因此在模具設計的過程中，利用先進的CAD/CAE技術進行模具設計省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準確性，減少了試模的次數，縮短了模具的設計及生產的周期。
CAE和設計魅力品質，ＣＡＥ的本來思想
在90 年代以前，設計是以形體為主，此時
的主流CAE 是獨立于CAD 系統；發展到90 年代，參數化CAE 成為主流，設計數據參數
，易于進行形狀優化，此時的主流CAE 開始講究與CAD 系統界面的融合；本世紀初開 始，以CATIA V5 為代表的CAD 強調設計的智能化，不僅所有的數據都是參數化的，而且
而分析人員的CAE 即有限元分析，是品質的保障。它包括對強度以外的設計目標的CAE
詳細分析；多物理現象的耦合分析；用于強度保障的多目的非線性分析等。
“因此，二者的分工是不同的，而目前國內企業CAE 應用的最大的問題是只有分析人
, 員的有限元，而沒有設計人員的CAE。”何博士強調，這恰恰背離了CAE 最初提出時的理
# 念。“還有一點非常重要，就是能否從CAE 回到CAD，而這一點將決定產品的魅力品質，
但目前卻被忽略了。”如果CAE 系統是獨立于CAD 的，那么如果產生了設計變更之后，就回不到CAE 系統中了，給設計帶來很大的不便。如果兩個系統是集成的，那么變更后
就可以直接加載到CAE 系統中，變成用于分析的數據，而CAE 分析后的計算數據又可以回到CAD 中，進一步優化設計。因此，從CAE 回到CAD 也是非常重要的。
展開 CAE分析在產品設計中的應用
CAE分析在產品設計中的應用
結構CAE技術在冷擠壓模具設計中的應用
【摘 要】近年來CAE(Computer Aided Engineering)技術得到了快速發展，為模具工業提供了更強大的技術支持。在冷擠壓模具設計中，模具強度的校核設計是其中的關鍵，在很多情況下要靠經驗來進行設計。應用結構CAE技術能方便準確地進行復雜模具成型零件及模具裝配部件的強度、剛性的校核計算。筆者結合近年來的實際工作經驗，談談應用 UG軟件的結構CAE技術在冷擠壓模具設計中的應用。
【關鍵詞】結構CAE 冷擠壓模具設計 強度 校核
1 結構CAE 技術概述
結構CAE技術主要是應用有限元方法，通過給定條件如材料屬性、負載條件、邊界條件、裝配連接設定等，對結構進行力學、熱學的分析及診斷，提供給用戶具體、形象的數據表達形式，以便進行結構設計校核數據。
目前，開發對象的自動離散及有限元分析結果的計算機可視化顯示技術“瓶頸”現象已逐步解決，對象的離散從手工、半自動到全自動，從簡單對象的單維單一網格到復雜對象的多維多種網格單元，從單材料到多種材料，從單純的離散到自適應離散，從對象的性能校核到自動自適應動態設計、分析，計算結果的可視化顯示可對應力、應變和溫度等場的靜動態顯示、彩色調色顯示，也可對受載對象可能出現缺陷（裂紋等）的位置、形狀、大小及其可能波及區域等進行顯示。
2 結構CAE技術在模具設計中的應用
模具常常工作在高壓、高溫的狀況下，如冷擠壓模具工作在高壓狀態下，熱鍛模具工作在高壓高溫狀態下，強度與穩態校核顯得很重要；壓鑄模、塑料成型模工作在高壓高溫狀態下，模具結構的剛性與熱力性校核顯得很重要。有必要清楚模具的工作狀況并進行模具的強度、剛性等校核，使模具能安全、長壽命的工作，保證產品的質量。
傳統的模具設計主要是根據設計資料和設計人員的經驗來進行，校核計算往往進行得粗略且不全面，不能精確反應模具的實際狀況。
展開 『轉貼』板料沖壓CAE在汽車覆蓋件拉延模設計中的應用
圖7是前圍側板拉延模設計的實例。
圖7 前圍側板拉延模設計
成型CAE在模具設計中的應用，實際上是對模具設計方案進行評估優化的過程。合理應用CAE技術在板料設計中的應用，可以避免和減少傳統模具設計方法產生的浪費、失誤甚至報廢，有效地提高模具開發的效率，降低開發成本。
