Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нелинейный статический анализ трехмерной конструкции, подверженной пластическим деформациям

Компьютерная инженерия ( CAE ) - это широкое использование компьютерного программного обеспечения для помощи в задачах инженерного анализа. Он включает в себя анализ методом конечных элементов (FEA) , вычислительную гидродинамику (CFD) , многотельную динамику (MBD) , долговечность и оптимизацию . Он входит в состав систем автоматизированного проектирования (CAD) и автоматизированного производства (CAM) под общим сокращением «CAx».

Обзор [ править ]

Компьютерное проектирование в основном использует программное обеспечение автоматизированного проектирования (САПР) , которое иногда называют инструментами CAE. Инструменты CAE используются, например, для анализа надежности и производительности компонентов и сборок. Этот термин включает моделирование, проверку и оптимизацию продуктов и производственных инструментов. В будущем системы CAE станут основными поставщиками информации, которая поможет командам разработчиков при принятии решений. Компьютерное проектирование используется во многих областях, таких как автомобилестроение, авиация, космическая промышленность и судостроение. [1]

Что касается информационных сетей , системы CAE по отдельности считаются одним узлом в общей информационной сети, и каждый узел может взаимодействовать с другими узлами в сети.

Системы CAE могут оказывать поддержку предприятиям. Это достигается за счет использования эталонных архитектур и их способности размещать информационные представления о бизнес-процессах. Эталонная архитектура - это основа, на которой основана информационная модель, особенно модели продукта и производства.

Термин CAE также использовался некоторыми в прошлом для описания использования компьютерных технологий в инженерии в более широком смысле, чем просто технический анализ. Именно в этом контексте этот термин был придуман Джейсоном Лемоном, основателем SDRC в конце 1970-х годов. Однако сегодня это определение более известно как термины CAx и PLM . [2]

Поля и этапы CAE [ править ]

Охватываемые области CAE включают:

  • Анализ напряжений узлов и агрегатов с использованием анализа методом конечных элементов (FEA);
  • Анализ тепловых и жидкостных потоков. Вычислительная гидродинамика (CFD);
  • Многотельная динамика (MBD) и кинематика ;
  • Инструменты анализа для моделирования процессов для таких операций, как литье , формование и штамповка.
  • Оптимизация продукта или процесса.

В общем, любая задача автоматизированного проектирования состоит из трех этапов:

  • Предварительная обработка - определение модели и факторов окружающей среды, которые будут применяться к ней. (обычно модель конечных элементов, но также используются методы фасетов, вокселей и тонких листов)
  • Решатель анализа (обычно выполняется на мощных компьютерах)
  • Постобработка результатов (с использованием средств визуализации)

Этот цикл повторяется, часто много раз, вручную или с использованием коммерческого программного обеспечения для оптимизации .

CAE в автомобильной промышленности [ править ]

Инструменты CAE очень широко используются в автомобильной промышленности . Фактически, их использование позволило автопроизводителям сократить затраты и время на разработку продукта, одновременно повысив безопасность, комфорт и долговечность производимых ими транспортных средств. Прогностические возможности инструментов CAE достигли такой степени, что большая часть проверки проекта теперь выполняется с использованием компьютерного моделирования (диагностики), а не тестирования физических прототипов . Надежность CAE основана на всех правильных предположениях в качестве входных данных и должна определять критические входные данные (BJ). Несмотря на то, что CAE значительно продвинулся вперед и широко используется в инженерной сфере, физические испытания по-прежнему необходимы. Используется для проверки и обновления модели., чтобы точно определить нагрузки и граничные условия, а также для окончательного утверждения прототипа.

Будущее CAE в процессе разработки продукта [ править ]

Несмотря на то, что CAE заработал прочную репутацию в качестве инструмента проверки, устранения неполадок и анализа, все еще существует мнение, что достаточно точные результаты приходят на довольно поздних этапах цикла проектирования, чтобы действительно способствовать проектированию. Можно ожидать, что это станет проблемой, поскольку современные продукты становятся все более сложными. Они включают в себя интеллектуальные системы , что приводит к повышенной потребности в мультифизическом анализе, включая элементы управления., и содержат новые легкие материалы, с которыми инженеры часто менее знакомы. Компании и производители программного обеспечения CAE постоянно ищут инструменты и улучшения процессов, чтобы изменить эту ситуацию. Что касается программного обеспечения, они постоянно стремятся разработать более мощные решатели, лучше использовать ресурсы компьютера и включить инженерные знания в пре- и постобработку. Что касается процесса, они пытаются добиться лучшего согласования между 3D CAE, 1D System Simulation и физическим тестированием. Это должно повысить реалистичность моделирования и скорость расчетов. Кроме того, они стараются лучше интегрировать CAE в общее управление жизненным циклом продукта.. Таким образом, они могут связать дизайн продукта с использованием продукта, что является абсолютной необходимостью для умных продуктов. Такой усовершенствованный инженерный процесс также называется прогнозной инженерной аналитикой . [3] [4]

См. Также [ править ]

  • Список пакетов программного обеспечения для конечных элементов
  • Компьютерное представление поверхностей
  • Анализ методом конечных элементов (FEA / FEM)
  • Вычислительная гидродинамика (CFD)
  • Вычислительный электромагнетизм (CEM)
  • Многотельная динамика (MBD)
  • Автоматизация электронного проектирования (EDA)
  • Междисциплинарная оптимизация дизайна (MDO)
  • Сравнение редакторов САПР для CAE
  • Виртуальное прототипирование
  • Обновление конечных элементов
  • Прогнозная инженерная аналитика

Ссылки [ править ]

  1. ^ Saracoglu, BO (2006). «Определение критериев эффективности технологий для CAD / CAM / CAE / CIM / CAL в судостроительной промышленности». 2006 Управление технологиями для глобального будущего - Конференция PICMET 2006 . С. 1635–1646. DOI : 10.1109 / PICMET.2006.296739 . ISBN 1-890843-14-8.
  2. ^ Маркс, Питер. «2007: В память о докторе Джейсоне А. Лимоне, пионере CAE» . gfxspeak.com . Дата обращения 2 июля 2011 .
  3. ^ Ван дер Auweraer, Герман; Антонис, Ян; Де Брюйн, Стейн; Леуридан, янв (2012). «Виртуальная инженерия в действии: проблемы проектирования мехатронных изделий» . Инжиниринг с компьютерами . 29 (3): 389–408. DOI : 10.1007 / s00366-012-0286-6 .
  4. ^ Сонг Вук Cho; Сын Ук Ким; Джин-Пё Парк; Пел Ук Ян; Молодой Чой (2011). «Инженерная структура сотрудничества с данными анализа CAE». Международный журнал точного машиностроения и производства . 12 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Б. Рафаэль и ИФК Смит (2003). Основы компьютерной инженерии. Джон Вили. ISBN 978-0-471-48715-9 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Зачем нам нужно программное обеспечение CAE или численное моделирование?
  • Журнал компьютерной инженерии WP: LINKROT (FEA, CAD, ...)
  • Интегрированный журнал автоматизированного проектирования
  • CAE AVI-галерея на сайте CompMechLab, Россия
  • Компьютерное проектирование строительства и инфраструктуры
  • Прогнозная инженерная аналитика