什么是CAE仿真？

計算機輔助工程 (CAE) 仿真的工作原理是使用計算機將產品的3D模型劃分為更小的元素（Mesh)；對幾何體施加載荷(Load)和邊界條件(Boundary)；然后求解剛度矩陣以確定產生的行為(Result)和響應(Response)。

CAE仿真使產品開發公司能夠處于行業的前沿地位并將產品快速推向市場。讓我們更深入地了解它的工作原理以及它如何使您受益的吧。

CAE仿真可以做哪些分析？

CAE 仿真可用于多種分析，包括：

結構分析會發現負載下物體的應力、應變和位移，這些應力、應變和位移可以是靜態的或動態的（隨時間或頻率而變化）。

模態分析可以確定對象的固有頻率和模態振型。了解這些模式有助于避免由于附近的振動源引起的共振.

熱分析可以計算經過傳導、對流和輻射后物體的溫度和熱通量。分析可以是穩態（平衡）或瞬態（隨時間）的。

流體分析可以評估液體和氣體在目標零件周圍和通過目標零件的運動，以測量溫度、壓力、流速和渦流。

CAE仿真需要哪些參數信息？

結構、模態、熱或流體分析的四個主要輸入是：

1.   元素網格(mesh)。

網格代表要分析的物理對象和/或其內部或周圍的流體（液體或氣體）。由于大多數零件和裝配體過于復雜而無法用封閉形式的方程求解，因此數值問題求解方法采用“分而治之”的方法。

CAE 仿真工具將產品的體積分解為更小的元素——四面體（金字塔）、塊（矩形）和楔形（擠壓三角形）。這些元素的節點（角）用于構建模型的“剛度矩陣”。

2.   材料特性(material)。

材料屬性描述了現實世界中的物體對載荷的反應。CAE 仿真的常見材料屬性包括密度、楊氏模量、泊松比、熱膨脹系數、熱導率和比熱容。

3.   約束(boundary)。

約束代表現實世界的邊界條件，其中物理對象被壓制或某種界面條件（如溫度）。

結構約束可以阻止對象發生運動。

熱約束包括已知的固定溫度和對流條件。

其中，模態分析可以是受約束的或不受約束的。流體分析需要出口壓力和至少一種入口條件，如壓力、質量流量或流速。約束是必不可少的，因為它們允許剛度矩陣中的方程減少到可解的變量數量。

4.載重(load)。

負載可以模擬您希望產品遇到的真實條件。結構載荷包括力、力矩、壓力、重力和離心加速度。熱流和熱通量等熱載荷可用于熱分析和流體分析。

定義這四個輸入后，即可運行分析（solve)。然后用戶可以生成數字和圖形結果來確定安全系數和邊際。這些值決定了產品是否可用或需要重新設計。

CAE仿真為什么有用？

CAE仿真為您的產品開發組織提供了一個差異化優勢，可以通過以下方式更快地以更低的成本進入市場：

以更少的迭代完成初始概念和詳細設計。

生成可以實現一次質量合格率的原型，讓您更加確信它們已針對其操作條件進行了驗證。

將您的測試程序縮小到僅驗證產品所需的那些運行。

CAE仿真工具使我們能夠在不同的設計方案之間進行選擇，而無需進行原型設計和測試。這些仿真工具還使我們能夠設計在我們的電機頻率下不會出現共振的結構部件。奧地利跑車和摩托車制造商KTM報告稱，由于采用了CAE仿真工具，上市時間縮短了15%，燃油經濟性提高了10%。