電子與計算機工程的案例
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計算機輔助工程（CAE）技術概論
CAE——Computer Aided Engineering
計算機輔助工程
一般：核心理論是基于現代計算力學的有限元分析技術
廣義：所有在計算機幫助下能實現的技術
History:
二十世紀五十年代：現代有限元初始發展階段
六十年代：探索發展時期，出現了MSC、SDRC和ANSYS等第一批商業公司
在發展方向上MSC和ANSYS專注于專業領域，SDRC則偏向于發展CAD/CAE/CAM/CAT/PDM集成化系統
七十年代——八十年代： 蓬勃發展時期，MARC、HKS和Altair等公司成立
九十年代：與CAD技術相輔相成的共同發展、推廣使用時期。
Today:
有限元技術在工程分析中的作用已從分析和校核擴展到優化設計，并和計算機輔助設計技術的結合越來越緊密。
Future:
應用領域：目前應用范圍擴大到軍事、航空、航天、機械、電子、化工、汽車、生物醫學、建筑、能源、計算機設備等各個領域；
使用對象：從以專家為主轉向普通設計者和開發工程師；
軟件環境：今后分析軟件環境的主要特點是自動化、集成化、直觀化。從單一的CAE功能轉向CAD/CAE/CAM/CAT一體化；
使用時機：CAE技術將會貫穿產品開發的每一個環節；
專業融合：隨著硬件性能的發展和理論方法的進一步完善，未來軟件會更加有效。在實驗方法（CAT）和分析方法（CAE）之間的平衡關系中，會向增加分析方法的方向傾斜。CAE與CAT技術結合在一起使用，這是一種“廣義的CAE”技術，又稱為產品評估。
技術創新：變量化技術在CAD領域的成功應用將會擴展到分析領域，以實現變量化分析（Variational Analysis）。到那時，即時的、隨意的多方案分析過程將使CAE變得更加輕松自如，易學好用。
展開 計算機在鑄造工程中的應用
計算機在鑄造工程中的應用
計算機在鑄造工程中的應用.part1.rar
計算機在鑄造工程中的應用.part2.rar
《計算機仿真技術基礎》--電子工業出版社（劉瑞葉等編著）
作者：劉瑞葉/ 任洪林/ 李志民
出版時間：2004年3月
出版社：電子工業出版社
CAEnet價：￥21元
郵費:￥5元
總價:￥26元
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【圖書簡介】
系統建模與仿真是分析、設計和研究復雜系統的一種基本的理論方法和重要的技術手段。計算機技術的飛速發展，使得仿真技術的應用領域不斷擴大。計算機仿真已經成為工科學生必須掌握的基本理論，也是他們必須會使用的一種技術手段。本書全面介紹了計算機仿真與建模的基本概念、基本原理、基本方法及其在實際中的應用。主要內容有：系統仿真的概念與基本原理；建模的基本方法；采樣控制系統的仿真方法；另外還介紹了離散事件仿真的基本方法；最后介紹用于建模與仿真的常用計算機軟件，并對用于建模與仿真的計算機仿真軟件的發展做了介紹。
本書立足于給學生建立計算機建模與仿真的基本概念，使學生掌握計算機仿真的基本理論及建模與仿真的基本方法，主要面向電氣工程、自動化領域的本科高年級學生，也可以供研究生和工程技術人員閱讀。
展開 
交通運輸系統計算機輔助工程
第一章 緒論
1.1 道路與交通工程領域內的計算機應用現狀
1.2 計算機技術發展為我們展開的技術發展空間
1.3 行業管理者的思考
1.4 交通信息工程技術人員所需要的知識結構
1.5 本書的閱讀路線
第一篇 基礎理論篇
本篇中第2章的內容是進行交通運輸系統計算機輔助工程研究的技術人員所需要掌握的基礎知識，這些內容對于工作小組集體協作、開發商品化軟件系統具有重要的作用。第3章介紹的數據管理技術，對于以數據為基本處理對象的計算機系統來說，這構成了系統的基礎。針對專業領域的特點，進一步介紹了工程數據庫和數據倉庫的基本理論方法。在第3章中介紹了工程數據庫的應用示例，對于數據倉庫，我們將在第7章中看到其技術的應用。第4章有關計算機網絡技術，主要針對非計算機專業技術人員的需要，圍繞應用技術而展開討論。
展開 計算機輔助工程（ＣＡＥ）的現狀和未來（一）
計算機輔助工程（ＣＡＥ）的現狀和未來
崔俊芝
中國工程院院士
本報告受到國家自然科學基金重點項目（19932030）
和國家重點基礎研究專項經費資助
摘要
?計算機輔助工程（CAE）是一種迅速發展的信息技術，是實現重大工程和工業產品的計算分析、模擬仿真與優化設計的工程軟件，是支持工程科學家進行創新研究和工程師進行創新設計的、最重要的工具和手段。本報告將扼要敘述CAE技術及其軟件的現狀，并展望最近十年的發展趨勢。
一．概述
?計算機輔助工程（CAE)，從字面上講它包括工程和制造業信息化的所有方面，但是傳統的CAE主要指用計算機對工程和產品的功能、性能與安全可靠性進行計算、優化設計，對未來的工作狀態和運行行為進行模擬仿真，及早發現設計缺隕，改進和優化設計方案，證實未來工程/產品的可用性與可靠性。
工程師進行創新設計的重要手段和工具
?工程和制造企業的生命力在于工程/產品的創新，而對于工程師來說，實現創新的關鍵，除了設計思想和概念之外，最主要的技術手段，就是采用先進可靠的CAE軟件.
科學家進行創新研究的重要手段
?科學計算是現代科學家進行科學和技術研究的三大手段之一。它可以幫助科學家揭示用物質實驗手段尚不能表現的科學奧秘和科學規律。
?同時，它也是工程科學家的研究成果--理論、方法和科學數據--的歸屬之一，做成軟件和數據庫，成為推動工程和社會進步的最新生產力。
?CAE軟件是迅速發展中的計算力學、計算數學、相關的工程科學、工程管理學與現代計算機科學和技術相結合，而形成的一種綜合性、知識密集型信息產品。
CAE軟件分類
?針對特定類型的工程/產品所開發的用于產品性能分析、預測和優化計算的軟件，稱為專用CAE軟件。
?可以對多種類型的工程/產品的工程行為進行計算分析，模擬仿真，性能預測、評價與優化的軟件，稱為通用CAE軟件。
展開 Moldex3D模流分析之計算機輔助工程產品
Moldex3D 產品概覽
Moldex3D是塑料射出成型產業中的計算機輔助工程領導產品。 Moldex3D擁有一流的分析技術，可協助客戶模擬更廣泛的射出成型應用范圍，來優化產品設計和可制造性，以達到縮短上市時間并提高的產品投資回報率。
特色
? CAD嵌入式前處理
? 高級自動3D網格引擎
? 高解析三維網格技術
? 高效能平行運算
Moldex3D 網格
Moldex3D 網格支持各種不同的網格類型，包括 2D 三邊形及四邊形網格、3D四面體、棱柱體、六面體、voxel (brick)和金字塔型網格。Moldex3D 網格提供多種主流網格方法：純三邊形表面、以四面體為主的表面網格；純四面體網格、邊界層網格、純voxel網格、混合式實體網格及中間面簡化網格?？蛻艨蓮闹羞x擇符合自己的特殊模擬需求來建立網格模型。
優勢
? 具有強大的網格劃分技術的前處理工具與支持不同的網格元素型態，以提高實體網格產生效率
? 可以產生純三邊形網格與四邊形為主的表面網格
? 支持自動四面體、邊界層網格、混合實體網格，與voxel型態實體網格
? 可以產生高質量的三維實體網格
? 提供自動檢核與自動修復工具以確保網格質量的分析準確性
? 以下為Moldex3D 網格支持的網格輸/入輸出格式
展開 【校企合作新篇章】遠算與杭州電子科技大學計算機學院簽訂合作協議
近日，遠算與杭州電子科技大學計算機學院簽署產學研合作協議，雙方通過多種形式的合作，實現學校與企業、專業與產業相互促進、共同發展，達到“校企合作、產學雙贏”的目的，打造雙贏、可持續發展的戰略合作伙伴關系。
5月30日，遠算科技技術副總裁廖銀博士赴杭州電子科技大學計算機學院就合作事項開展座談，學院副院長賈剛勇老師出席座談，并表示校企雙方在科研創新、產教融合和人才培養方面優勢互補。計算機學院秉持以國家重大戰略需求和浙江經濟建設實際為導向，積極開展腦科學、智能制造與工業互聯網、媒體計算與人工智能、云計算和大數據、軍用軟件、軟件工程理論與方法等相關領域的理論研究與應用工作。
工業軟件尤其是CAE軟件，是一種綜合性、知識密集型信息產品，涉及學科廣，算法復雜，其關鍵技術自主可控程度較低。遠算科技是一家致力于服務中國工業數字化轉型的平臺型CAE仿真服務商，其CAE產品填補了國內工業級CAE軟件市場空白，獲評浙江省內首版次軟件。
遠算CAE產品-吊耳力學分析軟件
未來，雙方在人才培養，實踐課程方面展開合作的同時，也將推進產學研一體化聯動，圍繞相關領域科技創新瓶頸和突出問題，以實現關鍵領域核心技術突破，解決“卡脖子”問題為目標，搶占制高點，為加快建設高水平創新型省份和科技強省提供有力支撐。
格物云CAE
一款國產可控云端仿真平臺，結構、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網格導入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應用范圍，加速工業企業研發制造數字化轉型。平臺支持云端CAE仿真生成工業APP，構建完全交互式仿真社區，快速實現行業通用經驗軟件化。
一鍵登錄，開啟仿真！
展開 FLUENT：流體工程仿真計算機實例與應用-- 教程下載
FLUENT：流體工程仿真計算機實例與應用_0.part01.rar
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展開 計算機輔助工程（ＣＡＥ）的現狀和未來----（二）現狀
有限元分析子系統
根據工程問題的物理、力學和數學特征，有
限元分析可以分解成若干個子問題子系統:
?線性靜力分析子系統,
?動力及高速碰撞分析子系統,
?振動模態分析子系統,
?非線性分析子系統,
?多體耦合與接觸分析子系統,
?熱分析與熱-力耦合分析子系統,…。
?CAE軟件的計算分析與模擬仿真能力，主要決定于單元庫和材料庫的豐富和完善程度，單元庫包含的單元類型越多，材料庫包括的材料特性種類越全，其對工程/產品的分析與仿真能力就越強。
?知名CAE軟件的單元庫一般都有百余種單元，并擁有一個比較完善的材料庫。
?CAE軟件的計算效率和計算結果的精度，主要決定于解法庫；如果解法庫包含了各種不同類型的高性能求解算法，那它就會對不同類型、不同規模的問題，以較快的速度和較高的精度給出計算結果。先進高效的求解算法與常規的求解算法相比，在計算效率上可能有幾倍、幾十倍，甚至幾百倍的差異，特別是在并行計算機環境下運行。
后處理
?有限元分析結果的數據平滑，
?各種物理量的加工與顯示，
?根據設計要求對工程/產品按工程規范進行設計數據檢驗，
?優化設計，
?配筋設計與繪制設計圖，….
?前后處理是近十多年發展最快的CAE軟件成份，它們是CAE軟件滿足用戶需求，使通用軟件專業化、屬地化，并實現與CAD、CAM、CAPP、PDM等軟件無縫集成的關鍵成份；通過增加面向行業的數據處理和優化算法模塊實現了特定行業的有效應用.
?ANSYS軟件通過增設與CAD 軟件的接口模塊，實現了與Pro/Engineer，CADDS，Unigraphic，Solidedge，CADIA，Solidworks，MDT以及SolidDesigner，MicroStation等軟件的有效集成。
展開 精確鑄造成形關鍵技術及計算機輔助工程
消失模鑄造是一種將泡沫塑料模埋在干砂中，澆注時高溫金屬液使其熱解“消失”，并占據泡沫塑料模所退出的空間而最終獲得鑄件的鑄造工藝方法。該方法具有鑄件尺寸精度高、工藝過程簡單、設備投資少等明顯優點，對于實現鑄件的精確成型、降低成本和減少環境污染有重要意義，一開始就受到人們的廣泛重視，被稱為“21世紀的鑄造技術”。
消失模鑄造與傳統砂型鑄造相比，有以下優點：
?。?）鑄件精度高 消失模鑄造是一種余量少、精確成形新工藝，該工藝無需取模、無分型面、無砂芯，因而鑄件沒有飛邊毛刺，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。
?。?）靈活 為鑄件結構設計提供了充分的自由度。原先分為幾個零件的結構，可以通過由幾個泡沫塑料模片粘合后鑄造而成。原先需要加工形成的孔、洞可以不用砂芯而直接鑄造出來，大大節約了機械加工和制芯成本。
（3) 清潔容易實現清潔生產。低溫下泡沫塑料對環境完全無害，澆注時它排放的有機物很少，而且排放時間短，地點集中，便于集中收集處理；消失模鑄造采用干砂造型，大大減少鑄件落砂、清理的工作量，大大減少車間的噪音和粉塵，舊砂的回收率高達95%以上。
?。?）自動化程度高 消失模的泡沫塑料模制作、干砂造型和澆注均可以實現機械化、自動化，徹底改變了傳統鑄造的“苦、臟、累”的形象，是鑄造技術的一次革命。
（5）成本低 采用消失模鑄造技術比一般砂型鑄造可以節約設備投資30～50%，鑄件成本可下降10～30%。
安徽叉車集團公司是國家生產叉車的骨干企業，產品在國內市場占有率達到40％，出口量逐年增長，己連續十年獲得叉車生產量、銷售量、利潤、出口量和創匯五項指標全國第一。為了進一步提高叉車配件和整機質量水平，提高公司市場競爭能力，實現集團公司擠身世界叉車十強的宏偉目標，公司于1998年投資 4000萬元在集團公司合肥鑄鍛廠興建一條機械化、自動化程度高，體現了90
展開 
計算機輔助工程(CAE)分析流程簡介
步驟六：根據計算機的能力和要求的精度確定合適的網格大小，劃分網格。這是一個比較復雜的問題，可以作為大家討論的重點。但總體來說，無他，唯手熟而。
步驟七：施加載荷和邊界條件，這是有限元模型的精華，所有令人喪氣、郁悶的過程都集中于此，但是當計算結果比較成功的時候，帶來的樂趣也是讓人興奮的。這一步需要的是經驗和根據經驗做出某種簡化或者取舍的勇氣。
步驟八：分析計算，現代CAE軟件的強大功能使這一步基本上不再需要人工干預了。中國實際上很缺這種懂算法的人才，又懂算法又懂計算機編程的就更少了，僅有的也在國外。國人還需努力呀。
步驟九：結果的后處理，對計算結果進行分析，有可能需要調整計算方案，也是難點之一，既需要經驗也需要知識。還有可能需要結合試驗的結果進行分析。
步驟十：確定計算結果以后，根據項目要求，需要跟設計人員再次協調，有些情況下需要提出改進的方案并進行驗證。
展開 計算機輔助工程（ＣＡＥ）的現狀和未來---（三）發展趨勢
從材料設計到工程/產品設計、集仿真、優化于一體的CAE系統
?隨著計算材料科學的發展，不遠的將來，計算機輔助于材料設計將會納入CAE軟件，實現從材料性能的預測、仿真，到構件與整個產品的設計、性能預測、系統仿真，形成集計算機輔助于材料設計、制備，到工程或產品的設計、仿真、優化于一體的新一代CAE系統。
微機電系統分析
?隨著多物理場、多相、多態介質耦合理論與亞微米、納米科學的發展，以及微機電系統開發的強烈需求，專門用于微機電系統設計計算和系統仿真的CAE 軟件正在開發，不久將會問世。
3.2 性能
?基于超級計算機和計算機群的并行計算CAE系統，
?基于網格計算的CAE系統，
?基于互聯網的集成化與支持協同工作的CAE系統
適應于超級計算機和機群并行計算CAE系統
?每秒千萬億次的計算機與機群系統即將誕生，適應這些大規模并行計算平臺的新型高精度和高效率算法正迅速發展。
?新一代的CAE系統將能夠解算上千萬階級方程組，能夠實現對復雜工程／產品的實時和真三維仿真。
基于網格計算的CAE系統
?互聯網已經將千萬臺各類計算機連接在一起，人們正在開發將互聯網上所有計算機硬件、軟件、數據庫以及連接的實驗設備統一和有效使用的網格計算技術。隨著這一技術的成熟，一定會出現基于網格計算的CAE系統
基于互聯網的集成化與支持協同工作的CAE系統
?隨著分布式對象集成技術和網格計算技術的發展，大型工程和復雜產品開發中實施并行工程，以及研究集團的聯合攻關，未來的用戶將不再需要單一的CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM 和ERP產品，它們需要基于互聯網(JAVA)的、具有行業特色的、集成化與支持協同工作的的套裝系統。
展開 計算機輔助工程(CAE)前處理之幾何清理
但是真正做工程項目是不一樣的，要保證計算的精度，還要考慮計算的耗費，幾何清理是CAE前處理的重要部分，有了它，很多事情可以事半功倍。
在這一點上，國外和國內有很大的區別，國外對工程實際和理論的結合非常重視，國內則有一些脫節。還有這樣一個現象，在國內用戶群最大的軟件，在國外市場份額很小，反之在國外用戶最多的軟件在國內沒什么市場。原因當然很多，每個公司的市場做的業績，企業領導的決定權、技術人員的觀念...
計算機輔助工程(CAE)前處理之邊界條件
我現在還記得我第一次做有限元分析的時候，一個朋友跟我講，有限元分析的藝術性集中在邊界條件上。做過兩年的項目，深有體會，邊界條件的問題就是往往為了準確地模擬一個模型需要很多次反復，但是其魅力也就在于很多次失敗以后最后成功的那一刻。
迄今為止，我只做過力學分析，對熱分析和熱力耦合都沒有太接觸過，所以對這些分析的邊界條件都不熟悉。但僅僅是力學分析就夠復雜了。
很多軟件的培訓教材上的例子都是針對單個零件的，對初學者來說，往往就會認為有限元分析的邊界條件無非就是加約束和加載荷（分布或集中載荷），能簡化就簡化，不用去考慮實際是什么情況。但實際上，加邊界條件需要很多知識，尤其是試驗的知識，因為計算結果總是要跟試驗數據項對比的。如果要計算多個零件的裝配就更復雜了，要考慮各個零件之間的裝配關系，焊接、螺栓連接等等（盡管實際上這都屬于網格劃分的范疇，我還是在這里強調一下）。
話說回來，培訓教材上的例子還是非常重要的，不僅僅是因為它提供了初級的CAE分析流程，還因為它的很多例子都是有針對性的，對一些軟件使用問題，在查手冊的時候可以通過例子來看。
總而言之，對有限元模型施加邊界條件的原則就是：在反映真實情況的前提下，合理地進行簡化。例如一個螺栓連接，如果需要對它進行強度校核，除了螺栓孔以外，還需要模擬螺栓和它的接觸，如何加載？但是，如果這個螺栓連接是在一個很大的裝配上，我們真正關心的是整個模型的應力情況，這個螺栓只是起到連接兩個零件的作用，這個時候甚至不需要考慮螺栓本身，只需要在螺栓孔位置將兩個零件用rigid單元連起來就可以了。
有限元分析的邊界條件非常的復雜，無論是原理還是應用，如果要全部講清楚可能需要在各個相關行業找幾個有十年以上應用經驗的人來講應用，再從國外請幾個算法大師來講原理，當然聽中還需要有一定的數學知識。這些都不是我現在所能做的
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