CAE基礎培訓最全第1頁/共31頁1.CAE介紹1.1CAE概念1.2CAE核心思想1.3CAE功能作用1.4CAE應用領域1.5CAE軟件分類：hypermesh、ABAQUS、ANSYS介紹2.有限元分析介紹2.1有限元分析的基本概念2.2有限元分析流程2.3分析類型介紹3.CAE分析在汽車領域的應用3.1運動及動力學、結(jié)構(gòu)及疲勞、碰撞、沖擊或跌落、NVH、流場分析、熱&固耦合分析、成型分析。3.2分析報告解讀4.CAE分析工作的要求5.CAE角色及總結(jié)Q&A培訓內(nèi)容第2頁/共31頁什么是CAE？

1.CAE(ComputerAidedEngineering）是用計算機輔助求解復雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值分析方法，主要是以有限元法、有限差分法、有限體積以及無網(wǎng)格法為數(shù)學基礎發(fā)展起來的一個軟件行業(yè)。在國內(nèi)有限元法應用最為廣泛。2.與CAD(Design)，CAM(Manufacture)對應第3頁/共31頁核心思想：CAE系統(tǒng)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，即將實際結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對實際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實際工程需要解決而理論分析又無法解決的復雜問題。第4頁/共31頁功能作用：1.增加設計功能，借助計算機分析計算，確保產(chǎn)品設計的合理性，減少設計成本；2.縮短設計和分析的循環(huán)周期；3.CAE分析起到的“虛擬樣機”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設計中資源消耗極大的“物理樣機驗證設計”過程，虛擬樣機作用能預測產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的可靠性；4.采用優(yōu)化設計，找出產(chǎn)品設計最佳方案，降低材料的消耗或成本；5.在產(chǎn)品制造或工程施工前預先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；6.模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經(jīng)費；7.進行機械事故分析，查找事故原因。

第5頁/共31頁應用領域：

電子、造船、建筑、航空、航天、機械、汽車等領域

第6頁/共31頁CAE軟件的分類:1.針對特定類型的工程或產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預測和優(yōu)化的軟件，稱之為專用CAE軟件.總共分為10類：計算流體、建筑結(jié)構(gòu)類、鋼結(jié)構(gòu)類、多體動力學類、結(jié)構(gòu)優(yōu)化類、轉(zhuǎn)子動力學類、聲場類、電磁場類、鑄造類、前后處理類。如：Moldflow（模流分析）、AutoForm（鈑金沖壓）、procast（鑄造模擬）、Hypermesh（劃分網(wǎng)格）、hyperview（后處理）2.可以對多種類型的工程和產(chǎn)品的物理、力學性能進行分析、模擬和預測、評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)產(chǎn)品技術創(chuàng)新的軟件，稱之為通用CAE軟件。如abaqus、ansys、i-deas、LS-dyna、Nastran。第7頁/共31頁Hypermesh介紹Hypermesh軟件是美國Altair公司的產(chǎn)品，是世界領先的、功能強大的CAE應用軟件包，也是一個創(chuàng)新、開放的企業(yè)級CAE平臺，它集成了設計與分析所需的各種工具，具有無與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。Hypermesh最著名的特點是它所具有的強大的有限元網(wǎng)格劃分前處理功能.第8頁/共31頁ABAQUS介紹ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。ABAQUS包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應力/位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透/應力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析第9頁/共31頁第10頁/共31頁ANSYS介紹ANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內(nèi)增長最快的計算機輔助工程（CAE）軟件，能與多數(shù)計算機輔助設計（CAD，computerAideddesign）軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Creo,

NASTRAN,Alogor,I－DEAS,

AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。ANSYS功能強大，操作簡單方便，現(xiàn)在已成為國際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評比中都名列第一。目前，中國100多所理工院校采用ANSYS軟件進行有限元分析或者作為標準教學軟件。第11頁/共31頁第12頁/共31頁有限元分析的基本概念：有限元分析（FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis）的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段第13頁/共31頁第14頁/共31頁有限元分析流程明確分析問題的類型：1.研究對象分為：靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動態(tài)分析。2.研究問題分為線性問題，非線性問題3.按物理場分：結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁、溫度場等第15頁/共31頁前處理求解后處理優(yōu)化報告幾何網(wǎng)格單元裝配材料約束模態(tài)剛度強度碰撞沖擊耦合位移應力應變能量振型結(jié)構(gòu)尺寸連接材料背景模型云圖曲線建議第16頁/共31頁分析類型介紹1.結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。2.結(jié)構(gòu)動力學分析結(jié)構(gòu)動力學分析用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。結(jié)構(gòu)動力學分析類型包括：瞬態(tài)動力學分析、模態(tài)分析、諧波響應分析及隨機振動響應分析。3.結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導致結(jié)構(gòu)或部件的響應隨外載荷不成比例變化。非線性包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。4.動力學分析當運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應力、應變和變形。5.熱分析、6.電磁場分析、7.流體動力學分析、8.聲場分析。第17頁/共31頁運動及動力學運動及動力學分析主要涉及:運動件的干涉校核和動力學分析，懸架或底盤系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性等求解軟件主要包括:ADAMS，Recydn，CATIA，UG第18頁/共31頁結(jié)構(gòu)及疲勞結(jié)構(gòu)疲勞分析主要涉及:零部件的剛度、強度、模態(tài)、疲勞耐久等。求解軟件主要包括:Nastran,ABAQUS,Hyperworks,Fe-safe,Fatigue等，也即隱式算法（低速）。第19頁/共31頁碰撞碰撞分析主要涉及:整車的正碰、側(cè)碰、尾碰、偏置碰、翻轉(zhuǎn)、行人保護等。求解軟件主要包括:Ls-Dyna,Radioss等，也即顯式算法（高速）。第20頁/共31頁沖擊或跌落沖擊或跌落分析主要涉及:零部件或系統(tǒng)的沖擊或跌落等。求解軟件主要包括:Ls-Dyna,Radioss等，也即顯式算法（高速）。第21頁/共31頁NVHNVH分析主要涉及:整車或零部件的振動、噪聲等求解軟件主要包括:Nastran,Sysnoise,Actran等第22頁/共31頁流場分析流場分析主要涉及:整車的外流場(風阻)、空調(diào)的除霜風道、乘客艙流場及溫度場、散熱器、冷凝器、風扇熱交換零件的流場、整車密封性等。CFD軟件主要包括:Fluent,CFX,STAR-CD等，也即計算流體力學。第23頁/共31頁熱、固耦合分析耦合分析主要涉及:零部件在復雜環(huán)境(溫度、外力等綜合條件)的結(jié)果性能求解軟件主要包括:ABAQUS，ANSYS等第24頁/共31頁成型分析成型分析主要涉及:注塑成型分析，沖壓成型分析，鑄造成型分析等等。軟件主要包括:Moldflow,Dynaform,MAGMA第25頁/共31頁4.CAE分析工作的要求CAE工作并不一定要擁有大量的專業(yè)知識才能夠開展，但工作能力的提高與專業(yè)知識的掌握程度是息息相關的。一個合格的有限元分析工程師應具備三方面的技能和經(jīng)驗①理論基礎，包括力學理論和有限元理論②必要的程序使用經(jīng)驗，對常用商業(yè)有限元分析程序能熟練應用③工程實踐的經(jīng)驗，對于不同的工程問題能夠準確做出判斷并確定分析方案。第26頁/共31頁CAE角色及總結(jié)CAE是算命的？？？“工程是一種近似對

而不是完全錯的藝術”“Engineeringistheartofbeingapproximatelyright

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