详细讲解CAE的应用与发展

详细讲解CAE的应用与发展

一： CAE的发展

当今国际上FEA方法和软件发展呈现出以下一些趋势特征：

a)从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题：从板、壳和实体等连续体固体力学分析，发展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题(所谓“流固耦合”的问题)；

b)由求解线性工程问题进展到分析非线性问题；

c)增强可视化的前置建模和后置数据处理功能；

d)与CAD软件的无缝集成。都开发了和著名的CAD软件的接口。同时CAD综合型CAE工具的分析功能正逐渐加强；

e)改进CAE方法中的优化技术：引入各种优化技术，优化参数评价。具备智能的网格划分器，以解决模型在形状参数变化剧烈时出现的网格奇化问题；非线性收敛的智能控制技术对非线性优化问题是不可或缺的。

二：CAE与CAD/CAM

CAD是CAE和CAM的基础。在CAE中无论是单个零件、还是整机的有限元分析及机构的运动分析，都需要CAD为其造型、装配；在CAM中，则需要CAD进行曲面设计、复杂零件造型和模具设计。在CAD中对零件及部件所做的任何改变，都会在CAE 和CAM中有所反应。

CAD/CAM技术是实现创新的关键手段，而CAE技术就是实现创新设计的最主要技术保障。

目前众多的设计单位将“CAD”与“CAE分析”截然分开，由不同的人或部门来完成设计与分析工作，存在工作和数据交接、结果等待和评判等过程，造成了整个设计流程的不畅通。事实上，在理想的现代设计过程中，CAE应该融入产品设计的各个阶段和环节，实现设计分析一体化。

三：FELAC 2.0软件简介

FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言，它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式，非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式，并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。

FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后，就可以得到所有有限元计算的程序代码，包含串行程序和并行程序。该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。并且基于FELAC 1.0的用户界面，新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能，并且丰富了文本编辑功能，改善了用户的视觉体验，方便用户快速便捷的对脚本或程序进行编辑、编译与调试。其中并行版在前后处理上进行了相应的改进。

计算机辅助工程技术在发达国家已达到了较为成熟的阶段，工业化应用已相当普遍。在我国CAE技术还有待进一步开发，工业化应用程度还较低。发展我国的CAE技术，推广CAE技术的应用刻不容缓。