汽车行业是CAE应用最多、技术发展最成熟的领域。发动机方面可进行其性能的计算机估计,燃烧过程的计算机模拟,冷却、传热的有限元分析、缸体等结构的有限元强度分析;车身方面,可进行车身结构动态、静态有限元分析,车身外型空气动力学计算机模拟,车身噪声分析;在底盘方面,可进行车架有限元分析,悬架机构有限元分析,变速器、传动轴及车桥等结构强度的有限元分析;整车方面,可进行汽车平顺性,操纵稳定性的计算机模拟及撞车的有限元模拟。通过采用CAE技术,极大地缩短了产品的研制周期,减少了开发费用,而且也有利于通过优化等手段开发出性能更为优越的汽车整车和零部件。
CAD、CAE的起源不同,在现代工业中所实现的角色也不一致。CAD注重产品的外形特征,以提供图形图像、数字化模型为主,而CAE更注重的是产品物性特征问题,虽然也关注产品外型对其他性能的影响,但研究的对象是产品物理属性而不是外部特征。然而,随着现代工业信息化的逐步实现,将研发、设计、生产相互割裂开来,会产生重复性投入,同时,相互割裂的各个环节,也会降低数字化工业流程的效率。例如,在汽车制造工业中,常规的流程是研发、设计、验证、生产,采用了CAD、CAE技术以后,通过数字化建模、仿真试验等方法,可大大减小各个环节的时间。
然而,这个流程不是单向的流水线,而是一个反复的过程,在验证阶段发现的问题,都需要返回到设计阶段进行修改,而流程在各环节间的流转,往往是效率低下、信息共享困难,难以体现数字化流程的优势。在这种情况下,CAD、CAE技术的相互融合、相互渗透就成了工业用户一种自发的有效需求。在新型CAD、CAE一体化技术产品的帮助下,工业化研发、设计实现了从经验设计到计算机辅助设计的转变。
设计人员实现了从二维制图到三维设计的转变。有限元分析人员可以在结构件的三维实体几何图形上比较方便地用前处理划分网格,建立有限元模型,在计算机求解完成后用后处理显示计算结果,计算结果的可视化(动画显示)使计算结果一目了然。有限元分析和前、后处理功能不断发展和完善,越来越自动化和智能化,有限元分析计算结果的精度也在不断提高。CAE与CAD同步,CAD为CAE提供数字化特征模型,CAE指导CAD,CAE为CAD提供依据。CAD、CAE一体化技术的出现,使得工业流程得到了缩减,研发、设计过程基本融合,可大大缩短产品周期,提高产品质量。
ANSYS Workbench Environment(AWE)是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境,定为于一个CAE协同平台,该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性,并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能,使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析,从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。
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