CAE各软件介绍.ppt
第一讲常用CAE软件介绍
PAM-STAMP 2G －板金成形过程的有限元计算机模拟 系统
PAM-SAFE 2G －基于有限元算法的汽车被动安全性模 拟分析系统
PAM-FLOW －空气动力分析软件，适用范围从涡轮机 到汽车阻力系数。
CFX软件
CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大 型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公 司开发，2003年被ANSYS公司收购。主要模块 有： ICEM-CFD－前处理模块 Bladgen－交互式涡轮机械叶片设计工具 TurboGrid－旋转机械叶片网格生成软件 Tascflow－旋转机械工程CFD软件
ANSYS软件系统
ANSYS是一个功能强大的有限元分析与优化设计系统，可用来求 解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。已广泛应用于航空 航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、 微机电系统、运动器械等领域。主要产品有： Mechanical-ansys结构分析模块 CFX－ansys流体动力学分析模块 EMAG－ansys电磁场分析模块 FEKO－ansys大尺寸高频电磁场分析模块 Workbench－ansys协同仿真环境 ICEM-CFD－ansys CFD的前后处理器 DesignModeler－ansys全参数化实体建模模块 DesignXplorer VT－ansys优化模块 TurboGrid－涡轮机械叶栅通道网格划分 BladeGen－交互式涡轮机械叶片设计 CivilFEM－土木工程专用分析模块 Fe-Safe－ansys高级疲劳分析模块
专用类软件系统（1）
计算流体力学类软件 Fluent软件 Star-CD软件 CFX软件 ESI CFDRC软件 PHOENICS软件
CAE的综述ppt课件
管理信息 系统
计算机图形技术
CAE系统中表达信息的主要形式是图 形，特别是工程图。在CAE运行的过 程中，用户与计算机之间的信息交流 是非常重要的。交流的主要手段之一 是计算机图形。所以，计算机图形技 术是CAE系统的基础和主要组成部分。
三维实体造型
工程设计项目和机械产品都是三维空 间的形体。在设计过程中，设计人员 构思形成的也是三维形体。CAE技术 中的三维实体造型就是在计算机内建 立三维形体的几何模型，记录下该形 体的点、棱边、面的几何形状及尺寸， 以及各点、边、面间的连接关系。
工程数据管理技术
CAE系统中生成的几何与拓扑数据，工程机械，工 具的性能、数量、状态，原材料的性能、数量、存 放地点和价格，工艺数据和施工规范等数据必须通 过计算机存储、读取、处理和传送。这些数据的有 效组织和管理是建造CAE系统的又一关键技术，是 CAE系统集成的核心。
工程管理的成败，取决于能否做出有效的 决策。一定的管理方法和管理手段是一定
专用类软件系统－针对特定类型的工程或者产品所 开发的用于产品性能分析、预测和优化的软件， 因在某个领域的应用而见长；
MSC
Ansys
Abaqus
通
用
Adina
类
软
Algor
件
I-deas
Ls-dyna
Cosmol
ESI系列
计算流体
建筑结构类
钢结构类
专 用
多体动力学类
类
结构优化类
软 件
转子动力学类
声场类
2020/1/13
机电工程与自动化学院
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2、CAE的基本过程
2020/1/13
机电工程与自动化学院
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3、CAE分析的步骤
CAE各软件介绍全解读
CAE各软件介绍全解读CAE（计算机辅助工程）是一种利用计算机仿真技术来辅助工程师进行工程设计、分析和优化的方法。
CAE软件是实现这一目标的关键工具，用于模拟各种物理现象和工程场景，从而帮助工程师进行设计和分析。
下面是对几款常见的CAE软件进行介绍。
1.ANSYS：ANSYS是一款综合性的CAE软件，具有丰富的分析工具和模块，用于解决各种工程问题。
它可以模拟结构分析、流体力学、电磁场、声学等多个领域，并且支持多物理场耦合分析。
ANSYS具有强大的前后处理功能，可以对模型进行建模、网格划分、结果分析等，同时还提供了优化和参数化建模功能。
2. MSC Software（Nastran、Patran）：MSC Software是一系列用于结构和动力学分析的CAE软件的统称。
其中，Nastran是一款强大的有限元分析软件，用于结构分析和优化；Patran是一个前后处理软件，用于建模、网格生成和结果后处理。
这两款软件通常搭配使用，可以进行复杂的结构动力学分析和优化。
3. Siemens PLM Software（NX CAE、Femap）：Siemens PLM Software 提供了一系列用于CAE的软件工具。
NX CAE是一款功能强大的CAE软件，支持多物理场耦合分析，如传热、流体力学、结构等，并集成了优化和参数化建模功能。
Femap是一款前后处理软件，用于建模、网格划分和结果后处理。
NX CAE和Femap的结合可以实现全流程的CAE分析。
4. Altair HyperWorks：Altair HyperWorks是一个集成的CAE软件套件，包含了多个模块和工具，可用于多领域的工程分析。
它具有强大的优化和参数化建模功能，支持流体力学、结构和多物理场耦合分析。
HyperWorks还提供了高效的前后处理功能，并与多种CAD软件进行无缝集成。
5. COMSOL Multiphysics：COMSOL Multiphysics是一款用于多物理场耦合模拟的CAE软件。
CAE及各类软件的介绍
CAE及各类软件的介绍(2009-05-21 17:03:39)标签：有限元法ls-dyna ansys结构力学itCAE的技术种类很多，包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、有限差分法（FDM）等。
其中有限元法应用的领域越来越广泛，现已应用于结构力学，结构动力学，热力学，流体力学，电路学，电磁学等，而越来越多的发展，更结合不同的领域，即多物理场耦合分析，像流体与结构力学的结合，推动着CAE的发展。
现在工业的进步，从很大程度上来讲得力于计算机科技的发展。
计算机软件用于产品的开发、设计、分析和制造，已成为近代工业提供竞争力的主要方法。
计算机辅助设计（CAD）即使用计算机软件直接从事图形的绘制与结构的设计。
计算机辅助工程（CAE）是用工程上分析的过程及计算方法来辅助工程师做设计后的分析或进行同步工程。
而计算机辅助制造（CAM）是直接用计算机来辅助操作各种各样的精密工具机器以制造不同的零组件。
CAE的技术种类很多，包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）、有限差分法（FDM）等。
其中有限元法应用的领域越来越广泛，现已应用于结构力学，结构动力学，热力学，流体力学，电路学，电磁学等，而越来越多的发展，更结合不同的领域，即多物理场耦合分析，像流体与结构力学的结合，推动着CAE的发展。
传统的工业皆依据个人的经验累计而成，同时以经验做出初步的设计，再由此初步的设计去做出原始的模型，此种方法费时且成本非常的高。
若使用CAE，则在设计图完成后即连接CAE，作各式各样的分析，并且导入最优化模型，即可在短时间内完成产品。
下面重点介绍一下CAE中最常用的技术：有限元法。
1有限元法将实体的对象分割成不同大小，种类，小区域称为有限元。
根据不同领域的需求推导出每一个元素的作用力方程，组合整个系统的元素并构成系统方程组，最后将系统方程组求解。
该法具有以下特色：1）整个系统离散成有限个元素2）处理过程简明3）利用能量最低原理与泛函数值定理转换成一组线性联立方程组4）需庞大的资料输出空间与计算机内存，比较耗时5）适用于线性与非线性6）无限区域的问题较难仿真有限元法的出现，使得许多科学理论在技术上得以实现，得以应用，极大的推动了人类技术的发展。
CAE软件介绍
CAECAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
CAE从60年代初在工程上开始应用到今天，已经历了30多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。
随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统(CAD/CAE/CAPP/CAM)的重要环节。
CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。
此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。
求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。
根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。
针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。
同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。
材料成型计算机模拟分析(各种仿真软件介绍)课件
• 4） 塑性理论中关于塑性应力应变关系与硬化 模型有多种理论，材料属性有的与时间无关， 有的则是随时间变化的粘塑性问题；于是，采 用不同的理论本构关系不同，所得到的有限元 计算公式也不一样。
• 5） 对于一些大变形弹塑性问题，一般包含材 料和几何两个方面的非线性，进行有限元计算 时必需同时单元的形状和位置的变化，即需采 用有限变形理论。而对于一些弹性变形很小可 以忽略的情况，则必需考虑塑性变形体积不变 条件，采用刚塑性理论。
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• 结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应 力和力。静力分析很适合于求解惯性和阻尼对 结构的影响并不显著的问题。ANSYS 程序中的 静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以 进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变 形、大应变及接触分析。结构非线性导致结构 或部件的响应随外载荷不成比例变
• 化。ANSYS 程序可求解静态和瞬态非线性问题， 包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三 种。
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弹塑性有限元
• 在塑性变形过程中，如果弹性变形不能忽略并 对成形过程有较大的影响时，则为弹塑性变形 问题，如典型的板料成形。在弹塑性变形中， 变形体内质点的位移和转动较小，应变与位移 基本成线性关系时，可认为是小变形弹塑性问 题；而当质点的位移或转动较大，应变与位移 为非线性关系时，则属于大变形弹塑性问题； 相应地有小变形弹塑性有限元或大变形（有限 变形）弹塑性有限元。
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有限元软件ANSYS
• ANSYS 软件是由世界上最大的有限元分析软件公司之 一的美国ANSYS 开发，是集结构、流体、电场、
• 磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
• ANSYS 的前处理模块提供了一个强大的实体建模及网 格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。
cae软件有哪些 (2)
CAE软件有哪些CAE（Computer-Aided Engineering，计算机辅助工程）是利用计算机技术来辅助工程师进行工程分析和设计的过程。
它利用数学建模和仿真技术，可以对各种工程问题进行分析和求解，从而提高工程设计的效率和质量。
在工程领域，有许多常用的CAE软件可以帮助工程师进行分析和设计任务。
这些软件涵盖了从结构力学分析到流体力学分析等各个领域。
下面我们将介绍一些常见的CAE软件。
1. 梁科仿真 LISA梁科仿真（LISA）是一款常用的结构力学分析软件。
它可以进行静力学和动力学分析，支持线性和非线性材料特性的建模，并具备各种附加模块，如疲劳分析、非线性接触分析等。
LISA采用了直观的图形用户界面，使得使用者可以快速建模和分析结构，提高工程设计的效率。
2. 有限元分析软件 ANSYSANSYS是一款非常强大的有限元分析软件，可以进行结构力学、流体力学、电磁场等多学科的工程分析。
它提供了丰富的建模和分析工具，支持复杂几何模型的建模，并具备高级的材料模型和边界条件设置。
ANSYS还提供了强大的后处理工具，用于可视化和分析仿真结果。
3. 塑料材料分析软件 MoldflowMoldflow是一款专注于塑料注塑工艺分析的软件。
它可以模拟注塑过程中的熔融流动、冷却和收缩等物理过程，并预测零件的缺陷和变形情况。
Moldflow可以帮助工程师优化注塑工艺参数，提高产品质量和生产效率。
4. 流体力学分析软件 FluentFluent是一款广泛应用于流体力学分析的软件。
它能够模拟各种流体力学现象，如流动、传热和传质等。
Fluent支持多物理场耦合和多相流模拟，适用于包括空气动力学、燃烧和化学反应等领域的工程分析。
5. 电磁场分析软件 CST Studio SuiteCST Studio Suite是一款用于电磁场仿真的软件。
它能够模拟各种频段的电磁场现象，包括高频电磁场、微波和光波等。
CST Studio Suite提供了丰富的建模和分析工具，可以模拟电磁波传播、天线设计和EMC/EMI分析等应用。
CAE常用软件介绍
CAE常用软件介绍1.ANSYSANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，提供了多种分析模块，包括结构力学、流体力学、电磁场分析等。
它可以模拟和优化各种物理现象和工程应用，如风力发电机设计、汽车车身强度分析等。
2.ABAQUSABAQUS是一款广泛应用于结构、流体和耦合场问题的有限元分析软件。
它拥有先进的非线性和动态分析功能，适用于复杂的工程结构和材料力学问题的建模和分析。
3.CATIACATIA是一款综合性的CAD/CAM/CAE软件，广泛用于制造业和工程设计领域。
它提供了丰富的建模和分析工具，可用于设计和优化各种产品和系统，如飞机、汽车和工业机械等。
4. SolidWorksSolidWorks是一种基于特征的CAD软件，也提供了强大的CAE功能。
它可以进行结构、流体和热传导等多学科仿真分析，并提供了友好的用户界面和直观的建模工具，方便工程师进行设计和分析。
SOLCOMSOL Multiphysics是一款多物理场仿真软件，可用于求解结构力学、流体力学、电磁场和热传导等多学科问题。
它采用有限元方法和其他数值方法，适用于各种工程领域的模拟和优化。
6. MSC NastranMSC Nastran是一款广泛应用于结构力学和动力学分析的有限元软件。
它支持多种线性和非线性分析，可用于求解复杂的结构静力学、动力学和疲劳分析问题。
7. HyperMeshHyperMesh是一款用于前期建模和网格生成的软件，适用于各种CAE分析工作。
它提供了丰富的建模和网格处理工具，可以有效地准备复杂模型进行后续分析。
8.LS-DYNALS-DYNA是一款用于仿真和分析动力学和非线性问题的有限元软件。
它广泛应用于汽车碰撞、弹性体碰撞和爆炸等复杂动态仿真问题。
以上介绍的CAE软件只是其中的一部分，随着技术的不断发展，新的CAE软件不断涌现。
每种软件都有其特定的优势和适用领域，工程师可以根据具体问题的需求选择合适的软件进行分析和优化。
CAE基础培训(最全)ppt课件
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有限元分析流程
明确分析问题的类型： 1.研究对象分为：静态结构分析，动态分析。 2.研究问题分为线性问题，非线性问题 3.按物理场分：结构（固体）、流体、电磁、温度场等
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前处理
几何 网格 单元 装配 材料 约束
求解
模态 刚度 强度 碰撞 冲击 耦合
后处理
位移 应力 应变 能量 振型
优化
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有限元分析的基本概念： 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本 概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将 求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成， 对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然 后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条 件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是 近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于 大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算 精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有 效的工程分析手段
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核心思想： CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构 离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理 性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度 的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决 很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂 问题。
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功能作用： 1.增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的 合理性，减少设计成本； 2.缩短设计和分析的循环周期； 3. CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了 传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程， 虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性； 4.采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的 消耗或成本； 5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题； 6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费； 7.进行机械事故分析，查找事故原因。
cae软件
CAE软件有限元分析（CAE）软件是一种广泛应用于工程领域的模拟工具，用于模拟和分析复杂结构的受力情况。
CAE软件通过数学方法和计算机技术，帮助工程师在设计阶段评估产品的性能，并进行必要的修改，以确保产品符合设计要求。
简介CAE软件主要包括结构分析、流体分析、热分析等模块，涵盖了多个工程领域的模拟需求。
通过输入结构的几何模型和材料属性等信息，CAE软件可以模拟各种负载条件下的结构响应，提供应力、位移、应变等信息，帮助工程师了解结构的性能。
功能•结构分析：对结构在外部负载下的应力、变形等性能进行模拟和分析。
•流体分析：模拟流体在管道、容器等结构中的流动及压力分布等情况。
•热分析：研究结构在热量作用下的温度分布、热应力等。
•优化设计：通过CAE软件进行参数化设计和优化，提高产品性能。
•耦合分析：结合结构、流体、热等多物理场的相互作用进行分析。
应用领域CAE软件在航空航天、汽车制造、机械设计、建筑工程等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，工程师可以利用CAE软件分析飞机结构在飞行过程中的应力情况，验证设计的可靠性；在汽车制造领域，可以通过CAE软件模拟车辆在碰撞测试中的受力情况，评估车身的安全性。
发展趋势随着计算机技术的不断进步，CAE软件在模拟计算速度、准确性等方面有了显著提高。
未来，CAE软件将更加注重多物理场耦合、大规模并行计算等方面的应用，实现更加真实、高效的工程模拟。
同时，CAE软件也将与人工智能、云计算等技术结合，提供更加智能、便捷的工程分析解决方案。
综上所述，CAE软件作为一种重要的工程模拟工具，为工程师们提供了便捷、高效的产品设计和性能评估方法，对工程领域的发展起到了重要作用。
随着技术的不断进步，相信CAE软件将在未来发展中扮演越来越重要的角色。
CAE各软件介绍全解读
CAE各软件介绍全解读1.ANSYS：ANSYS是一款功能强大的工程分析软件，可用于结构、流体、电磁和多物理场等领域的仿真与分析。
它提供了广泛的数值方法和物理模型，能够实现从材料特性分析到整个产品性能优化的全过程。
它的模拟范围非常广泛，包括有限元分析、热传导分析、流体计算、电磁场分析等。
2. SolidWorks Simulation：SolidWorks Simulation是SolidWorks CAD软件的附带模拟分析工具，它能够进行结构分析、动力学分析、热传导分析等，帮助工程师在设计阶段就进行仿真和优化。
它具有友好的用户界面和直观的操作方式，适用于中小型企业和个人工程师进行产品仿真和设计验证。
3. CATIA：CATIA是达索系统公司开发的一款CAD/CAE/CAM软件平台，主要应用于航空航天、汽车等产业的产品设计与开发过程。
它包括模型设计、装配设计、工程分析等多个模块，提供了完整的产品生命周期管理解决方案。
CATIA的核心模块包括Part Design、Assembly Design、Surface Design、Generative Shape Design等。
4. Pro/ENGINEER：Pro/ENGINEER是PTC公司开发的一款三维CAD/CAM/CAE软件，通过集成专业的建模、装配、制图和仿真工具，帮助工程师实现从概念设计到细节设计的全过程。
它支持多种分析技术，如有限元分析、动力学仿真、优化设计等。
此外，Pro/ENGINEER还具备多用户协作和全球远程设计管理的能力。
5. MSC Nastran：MSC Nastran是一款广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域的有限元分析软件。
它提供了丰富的数值方法和高级的模拟功能，可以进行结构、流体、声学和热传导等多物理场仿真。
MSC Nastran还支持多学科优化，能够帮助工程师实现设计的最佳性能。
6.ABAQUS：ABAQUS是达索系统公司开发的一款广泛应用于工程计算的有限元分析软件。
CAE各软件介绍全
弹性模量 密度 导热系数 比热
MPa t/mm3 mW/(mmK) mJ/(t K)
换热系数 线膨胀系数
mW/(mm2K) 1/K
Verify: T_m.inp T_mm.inp
2020年8月13日
ABAQUS有限元计算
约束与载荷：
静态机械应力计算： *STEP *STATIC 1,1
**初始步长,总时间,最小步长,最大步长
*PRE-TENSION SECTION, NODE=999901, SURFACE=SURF_B34
在STEP中施加预紧力:
*CLOAD 999901,1,10000
SURF_B34
培训资料
2020年8月13日
ABAQUS有限元计算 接触问题：
接触对：
*CONTACT PAIR, SMALL SLIDING, ADJUST=0.1, INTERACTION=up_botBox
培训资料
温度场计算： *STEP *HEAT TRANSFER, STEADY STATE 1,1 *BOUNDARY 1, 11, 11, 80 **节点编号,自由度,自由度,数值 *FILM 2, F4, 200, 0.001 **单元编号,载荷标识,环境温度,换热系数 *SFILM Srf_2, F, 200, 0.001 **面，载荷标识，环境温度，换热系数 *END STEP
*CONTACT FILE, FREQ=99
培训资料
输出到dat文件：
*NODE PRINT, FREQ=99, NSET=节点集 U, RF
*EL PRINT, FREQ=99, ELSET=单元集 S, SP, SINV, E
2020年8月13日
有限元软件ansys培训教程：第一讲常用CAE软件介绍PPT共45页
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
有限元软件ansys培训教程：第一讲 常用CAE软件介绍
16、人民应该为法律而战斗，就以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
CAE软件的分类
• CAE与CAD／CAM／CAPP／PDM／ERP一起，已经 成为支持工程行业和制造企业信息化的重要技术 ，它们已经在提高工程/产品的设计质量，降低研 究开发成本，缩短开发周期方面发挥了重要作用 ，成为实现工程/产品创新的支撑技术。
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CAE软件分类
• 针对特定类型的工程/产品所开发的用于产品性能 分析、预测和优化计算的软件，称为专用CAE软件 。 • 可以对多种类型的工程/产品的工程行为进行计算 分析，模拟仿真，性能预测、评价与优化的软件 ，称为通用CAE软件。 • 通用CAE软件主要由有限元软件、优化设计软件、 计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件 和其它专业性的计算软件组成。
CAE软件的分类
元计算科技发展有限公司
摘
要
• 计算机辅助工程（CAE)，从字面上讲它包括 工程和制造业信息化的所有方面，但是传 统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功 能、性能与安全可靠性进行计算、优化设 计，对未来的工作状态和运行行为进行模 拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化 设计方案，证实未来工程/产品的可用性与 可靠性。
CAE总体介绍,概述.
业务指导书（CAE分册）主编：编委：目录第1节_CAE范围及基本知识简介第2节了解计算中常用的标准及软件第3节CAE在产品研发流程各阶段的主要工作第4节_CAE设计经验汇总第5节计算中难点知识介绍第6节必备资料第1节CAE范围及基本知识简介1.1业务范围CAE 分析目的就是为机车产品的研制提供参考和指导，缩短相关产品的研制周期，降低产品成本，提高产品质量。
CAE 工作主要是应用专业分析软件（ANSYS ，FE-SAFE ，I-DEAS ），对机车零部件进行结构分析、热分析、接触分析、模态分析、优化分析、拓扑优化、疲劳分析。
目前机车主要有这些重要零部件需要分析计算：机车各型柴油机的机体、曲轴、活塞、整体安装架的分析计算，机车转向架构架的分析计算，机车车体结构的分析计算，机车车轴的分析计算等。
（具体涉及到的产品见下图）图1：某车体计算图片 图2：某柴油机机体计算图片图3：某转向架构架计算图片 图4：某柴油机活塞耦合场计算图片图5：某安装架工作时垂向变形图 图6：某车轴工作时垂向变形图图7：某曲轴第4曲柄在工况1时的应力云图1.2 基本知识简介CAE工作简介提出、开发、掌握先进的CAE分析技术，为设计准备和提供必须的设计分析手段与技术。
对设计师在工作中进行CAE分析技术支持、指导、培训，以提高设计师的CAE应用水平。
对外负责进行CAE技术的交流、合作、可行性研究，了解和收集CAE技术的新理论、新方法、新标准。
机车重大产品设计项目中的分析计算工作，负责产品设计方案的对比分析和优化分析，指导并优化产品设计。
负责机车原有产品或零件的校核计算工作，为查找事故原因或进行改进设计提供指导。
参与机车零部件委外计算分析工作，主要负责审核计算分析合同的技术条款和计算分析报告的合理性。
熟悉机车相关产品的结构性能、计算标准，研究并确定计算实施方案。
学习相关业务知识和相关法规，以保证CAE工作的时效性。
我们在做CAE分析的时候必须抱有一定目的。
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六面体 C3D8I
DC3D8
ABAQUS有限元计算
材料：
*SOLID SECTION, ELSET=SOLID_box, MATERIAL=HT280 *MATERIAL, NAME=HT280
静态机械应力计算： *ELASTIC 1.1e+5, 0.27
温度场计算： *Conductivity 0.04834 *Density 7.35e-09 *Specific Heat 0.048
几何模型
4
1
S1
3
2
网格模型
12, 1.0 , 0.0 , 2.0
*ELEMENT,TYPE=DC3D8,ELSET=SOLID_box
1, 1, 4, 3, 2, 5, 8, 7, 6 2, 5, 8, 7, 6, 9,12,11,
单元类型 应力计算 四面体 C3D10M
温度场计算 DC3D10
10
S4
S3
S1
定义面：
*SURFACE,TYPE=ELEMENT,NAME=srf_2 2, S2
定义节点集：
*NSET, NSET=NSet_1 1, 2, 3, 4
定义单元集：
*ELSET, ELSET=Eset_box 1, 2
ABAQUS有限元计算
结果输出：
**odb文件：
*OUTPUT, FIELD, FREQ=99 *NODE OUTPUT, NSET=节点集
ABAQUS有限元计算 文件类型说明：
ABAQUS有限元计算
螺栓预紧力：
定义螺栓预紧属性：
*NODE, NSET=NSet_boltPret 999901, 0.0, 0.0, 0.0
*PRE-TENSION SECTION, NODE=999901, SURFACE=SURF_B34
在STEP中施加预紧力:
0.2
捆绑接触：
*CONTACT PAIR, TIED, ADJUST=0.1, INTERACTION=up_botBox srf_upBox_1, srf_bottomBox_0 *SURFACE INTERACTION, NAME=up_botBox
热应力计算： *ELASTIC 1.1e+5, 0.27 *Expansion 1.05e-05,
单位
长度 质量 时间 力
毫米 (mm) 吨 (t) 秒 (s) 牛 (N)
弹性模量 密度 导热系数 比热
MPa t/mm3 mW/(mmK) mJ/(t K)
换热系数 线膨胀系数
mW/(mm2K) 1/K
ABAQUS有限元计算
约束与载荷：
S2
热应力计算：
*INITIAL CONDITION, TYPE=TEMPERATURE Nset_box, 70
**节点集, 温度 *STEP *STATIC
1,1 *Temperature, file=temperature.odb **约束、载荷施加同机械应力计算 *END STEP
*CLOAD 999901,1,10000
SURF_B34
ABAQUS有限元计算
接触问题：
接触对：
*CONTACT PAIR, SMALL SLIDING, ADJUST=0.1, INTERACTION=up_botBox
srf_upBox_1, srf_bottomBox_0 *SURFACE INTERACTION, NAME=up_botBox *FRICTION
U *ELMENT OUTPUT, ELSET=单元集
S, SP, SINV , E
**fil文件
*NODE FILE, , FREQ=99, NSET=节点集 U
*EL FILE, FREQ=99, ELSET=单元集 S, SP, SINV , E
*CONTACT FILE, FREQ=99
输出到dat文件：
温度场计算：
*STEP *HEAT TRANSFER, STEADY STATE 1,1 *BOUNDARY 1, 11, 11, 80 **节点编号,自由度,自由度,数值 *FILM 2, F4, 200, 0.001 **单元编号,载荷标识,环境温度,换热系数 *SFILM Srf_2, F, 200, 0.001 **面，载荷标识，环境温度，换热系数 *END STEP
*NODE PRINT, FREQ=99, NSET=节点集
U, RF *EL PRINT, FREQ=99, ELSET=单元集
S, SP, SINV, E
ABAQUS有限元计算
提交计算：
Windows：
Abq681 job=box cpu=4
远程Linux:
nohup abq681 job=box cpu=4&
软件安装 软件
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
软件
操作系统
ABAQUS HyperWorks
Win32/Win64/LFra biblioteknux64 Win32/Win64
Star-CD
Win32/Linux64
BOOST
Win32
UtraEdit
Win32
SSHSecureShellClient Win32
Verify: T_m.inp T_mm.inp
ABAQUS有限元计算
约束与载荷：
静态机械应力计算： *STEP *STATIC 1,1
**初始步长,总时间,最小步长,最大步长
*BOUNDARY 1, 1, 3, 0 **节点编号,自由度,自由度,数值 *CLOAD 11, 3, 200 **节点编号,自由度,力的大小 *DLOAD 2, P4, 10 **单元编号,分布载荷标识,数值 *DSLOAD Srf_2, P, 10 **面,分布载荷标识,数值 *END STEP
WinSSHD
Win32
Xwin32
Win32
Xmanager
Win32/Win64
CamTasia
Win32
备注
可装Win64 可装Win64 可装Win64 可装Win64 可装Win64
可装Win64
用Camtasia进行屏幕录像。
ABAQUS有限元计算
网格模型：
*NODE 1, 0.0 , 0.0 , 0.0
12 S2 9 11
10
2, 0.0 , 1.0 , 0.0
S4
3, 1.0 , 1.0 , 0.0 4, 1.0 , 0.0 , 0.0 5, 0.0 , 0.0 , 1.0
离散化 8
5 7
6
6, 0.0 , 1.0 , 1.0 7, 1.0 , 1.0 , 1.0
S3
8, 1.0 , 0.0 , 1.0 9, 0.0 , 0.0 , 2.0 10, 0.0 , 1.0 , 2.0 11, 1.0 , 1.0 , 2.0