CAE仿真技术在电子行业的深入应用
cae在现代产品设计中的作用和价值
cae在现代产品设计中的作用和价值CAE在现代产品设计中的作用和价值CAE（计算机辅助工程）是一种利用计算机技术进行工程分析和设计的方法，它在现代产品设计中扮演着重要的角色。
CAE可以帮助设计师在产品设计的早期阶段就进行各种分析和模拟，从而提高设计效率、降低成本、缩短开发周期，同时还可以提高产品的质量和可靠性。
CAE可以帮助设计师进行各种分析和模拟，如结构分析、热分析、流体分析等。
通过这些分析和模拟，设计师可以更好地了解产品的性能和特点，从而进行更加精确的设计。
例如，在汽车设计中，CAE可以帮助设计师进行碰撞分析，从而提高汽车的安全性能；在飞机设计中，CAE可以帮助设计师进行气动分析，从而提高飞机的飞行性能。
CAE可以提高设计效率、降低成本、缩短开发周期。
传统的产品设计需要进行大量的试验和实验，这不仅费时费力，而且成本高昂。
而CAE可以通过模拟和分析来预测产品的性能和特点，从而减少试验和实验的次数，降低成本，缩短开发周期。
例如，在手机设计中，CAE可以帮助设计师进行电磁兼容分析，从而减少试验和实验的次数，降低成本，缩短开发周期。
CAE可以提高产品的质量和可靠性。
通过CAE的分析和模拟，设计师可以更好地了解产品的性能和特点，从而进行更加精确的设计。
这样可以避免产品在使用过程中出现各种问题，提高产品的质量和可靠性。
例如，在电子产品设计中，CAE可以帮助设计师进行热分析，从而避免产品在使用过程中出现过热问题，提高产品的可靠性。
CAE在现代产品设计中扮演着重要的角色。
它可以帮助设计师在产品设计的早期阶段就进行各种分析和模拟，从而提高设计效率、降低成本、缩短开发周期，同时还可以提高产品的质量和可靠性。
随着计算机技术的不断发展，CAE在产品设计中的作用和价值将会越来越重要。
CAE在各个行业概况
CAE在各个行业概况摘要：随着计算机辅助工程（CAE）技术的发展，CAE在各个行业中已经得到了广泛的应用。
本文将对CAE在航空航天、汽车、医疗、电子、建筑、能源等行业的应用情况进行调研和分析。
本文将介绍CAE技术在这些行业中的应用和发展趋势，并分析它们在这些行业中的优点和挑战。
一、简介随着计算机技术的不断发展和迅速普及，计算机辅助工程（CAE）技术在工程领域中得到了广泛应用，大大提高了工程设计的效率和准确性。
CAE是指利用计算机仿真和模拟等技术进行工程设计、分析和验证的方法。
它不仅可以用于设计过程中的仿真和测试，还可以用于产品的研发、生产和维护。
在过去几年中，CAE技术已经得到了广泛的应用，并在各个行业中取得了显著的成就。
本文将分析CAE在航空航天、汽车、医疗、电子、建筑、能源等行业的应用情况和发展趋势，并探讨它们在这些行业中的优点和挑战。
二、航空航天在航空航天领域中，CAE技术已经成为必不可少的工具。
飞行器的设计和开发是一项非常复杂的工程，需要进行大量的计算和验证。
CAE 技术可以在设计过程中进行仿真和测试，以验证设计的正确性和可行性。
例如，可以使用CAE技术进行气动性能、结构强度、疲劳寿命等方面的仿真和测试。
据统计，使用CAE技术可以将飞机研发的时间和成本降低30%以上。
目前，航空航天领域中最热门的CAE技术是CFD（计算流体力学）和结构分析。
CFD技术可以用于模拟飞机飞行时的气动流场状况，分析飞机的气动性能和优化设计。
结构分析可以用于确定飞机的结构强度和疲劳寿命，并提供改善设计的建议。
此外，CAE技术在航空航天领域中的应用还包括发动机设计、飞行控制和航空电子。
三、汽车汽车是CAE技术的另一个重要应用领域。
汽车的设计和开发也是一项非常复杂的工程，需要进行大量的计算和验证。
CAE技术可以用于模拟汽车的运行和碰撞，以评估汽车的安全性和性能。
例如，可以使用结构分析技术来确定汽车的强度和疲劳寿命，以及优化车身设计；可以使用动力学仿真技术来模拟汽车的悬挂系统和其他运动部件的运动，并对其进行优化。
虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用
虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用随着科技的不断发展，电子技术行业已成为现代技术最为重要的组成部分之一。
虚拟仿真技术，作为一种新兴技术手段，其中的应用正越来越被电子技术行业所重视。
下面将从几个方面详细探讨虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用。
一、电子产品的设计和制作电子产品的设计与制作是电子技术行业中非常重要的一个环节，而虚拟仿真技术可以为此提供有效的帮助。
通过软件对电子产品进行仿真的方法，不仅可以预先发现电子产品中的问题，也能够优化其设计，从而使得其性能更加完善。
这种方法不仅可以提高产品的质量，同时也可以显著地缩短制作过程中的时间和成本。
二、电路仿真分析做电路设计时，我们可以利用虚拟仿真技术，把模拟电路的形象直观地展现出来，通过电脑模拟分析，以此来预测系统在未来的运作中是否存在问题。
使用虚拟仿真技术后，我们可以通过对电路进行仿真分析, 找到电路上的所有问题和改进建议，从而在实际的电路设计中避免出现相关问题。
这大大优化了电路设计的整个流程。
此外，虚拟仿真技术不仅可以在电路设计方面使用，而且在电路控制及测试的工作中也有很好的应用。
三、自动化制造虚拟仿真技术还可以在自动化制造中大显身手。
通过虚拟仿真技术，我们可以对电子产品进行多方面的仿真，并且可以进行自动量产。
在实际应用中，工业机器人也常常运用到虚拟仿真技术，从而对产品的加工及生产过程进行分析和优化，使得加工效率得到提升，同时生产成本也得到了降低。
四、安全性检测在电子技术领域内，安全性检测是非常重要的一个环节。
在虚拟仿真技术的帮助下，我们能够更加快速准确地检测出电子产品的潜在安全隐患。
我们可以利用虚拟仿真技术仿真出各种可能面临的安全问题，进而提出更加完善的安全方案。
通过这些仿真分析，我们有效地降低了电子产品在生产过程中的风险。
总体而言，虚拟仿真技术在电子技术行业中有广泛的应用，大大提高了电子技术的发展速度和质量。
在未来的电子技术研究及制造中，虚拟仿真技术将会继续发挥巨大的作用，从而助力电子技术的不断进步。
仿真软件技术在电子专业的应用分析
拟元器件同设备的相似度比较高，为技术人员 进行专业学习提供了方面，且在参与到仿真实 验过程中能够增强动手能力， 自己安插元件， 自己设置参数，能够独立解决实验中出现的问 题， 自己不仅仅在技能方面有了显著提升， 自 己对知识的运用能力也得到提高，为其未来更
好 的 适 应 社 会 发 展 需 要 奠 定 坚 实基 础 。
业的应用能够直接利用其完成实验 的全过程 ，
省 去 了准 备 相 关 器 材 和 前 后 准 备 的 时 间 ，使 得
整个工作过程更加安全，提高工作质量。
１ ． ３ 能够完成实际实验 中不能够 完成或者 比较
难 的 实验
降 低 在 传 统 工 作 过 程 中 ，进 行 电子 工 作 需 要 运 用 多 种 设 备 ，但 是 碍 于 各 方 面 因 素 ，其 在 灵 活 性 、 功 能 方 面 受 到 很 多 因素 制 约 ， 同时 技 术 人
在 一些 工作环 境 当中，模 拟仿 真技 术在
电子 专 业 中到 了的 广 泛 认 可 和 应 用 ，从 某 种 意
员倘若要进行实验要花费很长一段时间准备相 义上来说这是对工作方式的创新，而技术人员 关器材或者进行练习，例如：焊接实验元器件 、 也更加喜欢这种新型的工作模式，不仅可 以提
清点实验材料 ，确保实验过程 中不 出错误 ，根 前避免危险和工作当中不正确的操作，能够将 本性 降低损失 ，再则也造成 时间、人力财力方 所 学 知 识 更 好 的 运 用 到 实 际 过 程 中 。 再 加 上 模
提 供 强 大理 论 支撑 。
技术人员安全进行实验创造 条件 。
能够确保实验 的顺利完成，也能够确保所获得 的数据具有精确性 ，并且将所学理论知识更好 的运用到实际中，解 决更多的问题 。 ２ ． ２模 拟仿真技 术的应 用实践
充分应用CAE仿真技术提升产品创新设计水平-李春亭
充分应用CAE仿真技术提升产品创新设计水平李春亭刘溶冰韩波大连重工起重集团有限公司充分应用CAE仿真技术提升产品创新设计水平李春亭刘溶冰韩波大连重工起重集团有限公司摘 要： CAE仿真优化技术是当今产品研发设计、产品创新和产品成本控制中不可或缺的手段之一。
自1988年开始至今，I-deas NX、UGNX4、UGNX4/Nastran、Solidedge等CAD/CAE仿真技术已经在大连重工.起重的产品研发和创新设计中得到广泛应用，并且伴随着公司的主导产品走向国内、走向世界，为企业赢得了巨大的经济效益和社会效益。
如今主导产品优化设计降成本已成为广大设计人员追求的目标并正为之努力。
为了使读者对CAE仿真技术有一个全面的了解和认识，并对如何应用CAE仿真技术来提升产品创新设计水平有一个基本的评估，我们撰写了此篇文章，以食读者。
关键字：CAE仿真 产品创新 成本控制1. CAE仿真技术概述CAE（Computer Aided Engineering计算机辅助工程仿真）是目前国内外产品研发、产品创新设计中不可或缺的先进的设计手段和设计方法。
当前，我国的设计制造企业大都采用了计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程仿真（CAE），以及计算机辅助制造技术（CAM）进行产品设计和制造；有的企业甚至实现了CAD/CAE/CAM技术一体化集成，做到了无纸化设计和加工制造，使产品的研发能力和创新能力获得明显的增强，做到研发手段与国外同行业基本接轨。
在这个过程当中，CAE仿真技术起着巨大的推动作用。
与以往相比，CAE 仿真的作用不只是配角，更不是事后校核计算；而是参与设计的全过程，包括通过计算评估原设计方案，设计方案的改进和优化，最终确定一套最优或最合理的设计方案，它不仅满足用户使用功能要求，而且也满足产品结构本身的应力、变形、稳定性和振动等设计功能要求，真正提高产品设计质量和使用可靠性。
CAE仿真分析正是解决上述设计功能要求的利器。
CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用
CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用摘要：随着经济全球化的发展，现代信息科技已经达到发展的高峰期，现代信息科技的进步，促进着电子产品的蓬勃发展，想要适应电子产品市场发展的方向，电子产品设计中应该充分的引用其他相关的技术，例如CAE仿真技术，基于CAE仿真技术的应用会在一定程度上对电子产品的发展起着推动的作用。
关键词：CAE仿真技术；电子产品；结构设计；应用前言经济在不断的发展，电子产品也在不断的更新，电子产品想要适应现代市场经济的发展就必须重视对电子产品进行设计，目前在电子产品的结构设计中还存在着较大的提升空间，应该充分的应用CAE仿真等其他技术，来不断的提升电子产品设计的性能，促进电子产品的快速发展。
1.CAE仿真技术的相关理论概述CAE仿真技术指的就是计算机数值模拟，通常情况下就是指在现实中的工程问题抽象出来的一种数学模式，这种数学模型使用有限元方法和其他的方法，经模型进行拆卸并后根据设计者的的相关要求再进行组装，这些技术都是利用计算机来实现并完成的[1]。
运用计算机作出模拟的分析和实验，仿真技术的操作和应用可以实现降低制作的成本，提高电子产品设计和制作的速度，在运用CAE 仿真技术时，可简便实验的修改和优化，在CAE仿真技术中可以制作计算机的运行的提出很多假设，为了便于计算机运算，会存在一些技术上的缺陷，因此计算的结果会存在着与现实的不相符的情况。
但是一般情况下这些CAE仿真技术计算上的缺陷，CAE仿真技术工程师运用以往的经验可以将误差缩小，在电子产品设计应用中，CAE仿真技术具有一定的促进作用。
2.CAE仿真技术在电子产品设计中的应用2.1电子产品的仿真技术电子仿真技术主要是通过模型理论和其他相关技术为基础现代化电子产品设计，所有的设计都是以计算机的媒介进行工作的。
CAE仿真技术的出现是应用于模拟高度仿真的事物上，通过CAE仿真技术的电子产品设计可有效的实现人们对于未知事物的认识，为电子产品事业的发展来带巨大的推动作用。
虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用
虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用电子技术是当今世界上最重要的经济领域之一，它影响着我们的日常生活以及社会的发展。
随着虚拟仿真技术的应用，电子技术行业的成本与时间缩短，产品质量和创新性得到了提高。
本文将探讨虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用。
虚拟仿真技术是一种可以在计算机上模拟物理、化学、机械等现象的技术。
在电子技术行业中，虚拟仿真技术可以同时模拟电路设计、电子元件制造和电路运行等各个方面。
使用虚拟仿真技术可以缩短产品研发的时间，同时还可以减少成本的投入。
此外，虚拟仿真技术还可以帮助设计师验证产品设计的可行性，从而提高产品的质量。
虚拟仿真技术在电子技术行业中应用广泛。
最显著的应用之一是在电路设计中。
在传统的电路设计中，设计师需要花费大量的时间和金钱进行实验和测试。
而使用虚拟仿真技术，设计师可以将电路图像输入计算机中进行仿真，可以快速发现问题并进行修改。
这大大缩短了产品研发的周期和成本。
虚拟仿真技术在电子器件制造中也发挥了巨大的作用。
以电子元器件为例，制造商需要进行许多测试和验证，这样才能保证元件的质量和稳定。
虚拟仿真技术可以模拟电子工艺，提高电子元件的制造精度，从而使元件的质量更加可靠。
虚拟仿真技术在电子设备的维护和修理方面也有着广泛的应用。
使用虚拟仿真技术可以在不破坏设备的情况下进行模拟和测试，找出设备的问题所在，以便于更快速和准确的维修设备，提高维修效率和可靠性。
虚拟仿真技术还可以在电子市场中带来更为精准的定位。
由于虚拟仿真技术可以模拟电子器件和电路的反应，因此可以将产品的精准定位作为市场竞争的有力手段。
这样可以更加准确地分析市场需求，提高产品的市场占有率。
总之，虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用是不可或缺的。
它可以降低生产成本，提高产品的研发效率和质量，让电子技术行业更加创新和可持续发展。
因此，随着技术的不断发展和应用，虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用前景是十分广阔的。
电动汽车设计中的CAE仿真技术应用
电动汽车是由几千个零部件组成的复杂产品，在设计和研发过程中涉及到流体、结构、温度、电磁和控制等多个领域的复杂多物理场问题。
随着CAE仿真技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与传统的试验和设计经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。
多物理场仿真技术在电动汽车设计中有着广泛应用，主要领域包括：1.新能源动力电池2.电机及电驱动系统设计分析3.电子系统SI/PI/EMC分析4.空气动力学分析5.空调及热管理6.传动系统7.制动系统8.汽车车灯9.其它零部件及子系统安世亚太新能源汽车解决方案1.新能源动力电池新能源动力电池是新能源汽车的三大核心技术之一。
CFD数值模拟方法可以在电芯的电化学过程模拟、电池单体的发热特性模拟、电池组及电池包的热设计、PEMFC和SOFC燃料电池的研发等领域中发挥重要的作用。
电芯放电过程中瞬态电极锂离子浓度分布串联电芯在固定倍率放电时的瞬态温度结果电池包散热分析结果：电池单体表面的对流换热系数分布PEMFC燃料电池的仿真分析结果：表面温度及H2浓度分布云图作为电动汽车能量供给的关键设备，电池包的结构设计应尽可能高效和轻便，并在保证存放空间合理布局的基础上，满足多变运行环境和行驶工况下的机械承受、工作安全性、可靠性及使用寿命要求。
利用ANSYS Mechanical及LS DYNA可以对电池包的安全性和耐久性做充分验证。
电池包振动分析2.电机及电驱动系统设计分析电机设计是一个复杂的多物理场问题，它涉及到电磁、结构、流体、温度和控制等多个领域。
ANSYS提供集成化设计解决方案和流程，主要包括：电机快速设计和方案优选；电机电磁场有限元精确优化设计；电驱动系统集成化设计；电机电磁、热耦合分析；电机电磁、控制、振动、噪声耦合分析。
ANSYS无缝集成的电机设计多物理场解决方案电机的电磁、流体、热耦合分析基于Maxwell的电机齿槽转矩、气隙磁密、磁钢大小多目标组合优化Toolkit可一键输出的效率Map图电机电磁-振动-噪音分析3.电子系统SI/PI/EMC分析ANSYS电机设计解决方案可解决电驱动系统电磁兼容设计问题，包括：部件级、设备级和系统级的电磁干扰和电磁兼容设计问题。
电气CAE的应用
电气CAE的应用作者：EPLAN（上海）软件及服务有限公司在我国，CAD已经成为近20年来电气和控制系统设计人员普遍使用的工具。
但是，随着制造水平的发展和产品设计复杂程度的提高，CAD已经达不到清晰描述产品结构的要求，满足不了电气和自动化系统设计的整体需要，更无法满足实施和管理工程项目的更高要求。
计算机辅助工程（CAE）的出现，又推动人类的工程语言向前跨了一大步。
目前，电气和自动化系统设计和管理正向CAE时代发展。
什么是CAE?所谓CAE，就是利用计算机对包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造在内的过程进行辅助设计和管理。
电气工程项目往往比较复杂的，在正式工程设计之前，要对设计方案进行精确的试验、分析和论证；在正式工程设计中，要对设计全过程进行严格的管理和监测，而这正是CAE所擅长的地方。
CAE不只是用直线和圆圈表述一个符号或产品的概念，而且是一个基于计算机的、强大、方便的设计和管理工具。
电气CAE 是帮助设计者在设计过程中在线、实时地表现设计思想和理念的最好工具，能使设计者更加快速、准确地设计和管理设计过程。
设计者不必再像过去那样，将设计图绘制在纸上，再经过审核、返回、打印、再返回设计部门的重复修改设计过程。
CAE解决方案不仅提供原理图设计，而且能够完全支持工程所需的文件表格。
设计者仅需进行原理图设计，CAE会根据原理图自动生成工程实施和管理所需的文件，例如端子连接图、设备清单和线号列表等。
觉醒与变革我国电气和自动化工业现在所采用的设计软件大都是CAD产品或在CAD平台上进行二次开发的插件，而CAE软件是近几年随着外资企业的引进才逐步开始使用。
在过去的20年，欧洲企业已经采用了CAE的理念，并首选EPLAN作为电气设计和管理标准，以提高这些企业电气设计和管理的效率。
随着经济全球化，企业越来越把降低设计成本、提高产品质量、缩短产品设计周期等作为提高企业竞争力的目标。
业内人士开始认识到CAE的真正价值，并逐步加入这场应用变革中。
CAE仿真技术在电子设备产品设计中的应用
CAE仿真技术在电子设备产品设计中的应用简介✓电子设备在外载作用下的强度分析，如机柜在受压作用下的强度及失稳分析；✓电子设备的热应力分析，如电脑机箱在温度载荷作用下的热变形分析；✓PCB板的热应力分析，如PCB板在温度载荷作用下的翘曲变形分析；✓电子封装等发热元件的热应力分析，如电源模块、CPU等元器件受热膨胀变形分析。
电子设备在结构设计中需要考虑不同工作状态下的应力和变形。
ANSYS软件可以帮助解决在不同的工况条件下，结构零部件的强度、刚度及稳定性校核问题。
✓电子设备的自由落体跌落分析，如电视机、机柜、手机等产品在重力作用下的自由落体运动撞击地面的力学响应分析；✓电子设备以不同角度、不同速度下撞击不同表面材料的力学响应，如照相机在任意角度下的跌落地面的力学响应分析。
电子设备是指由集成电路、晶体管、电子管等电子元器件组成，应用电子技术（包括）软件发挥作用的设备，如计算机/外设、工业电子设备、汽车电子设备、军用电子设备、便携式电子设备及新兴电子设备等。
在电子设备的研发过程中常涉及到强度、刚度、散热、振动、冲击、跌落、噪声、电磁、疲劳寿命、结构优化等多方面的工程问题。
随着现代CAE仿真技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与试验和经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。
下文是CAE仿真技术在解决电子设备研发过程中部分常见工程问题的简要介绍：电子设备在结构设计中需要进行跌落试验。
ANSYS 软件可以帮助解决在不同的工况条件下，如：电子设备处于不同高度、不同速度撞击不同的材质表面时，结构零部件的强度、刚度及稳定性校核问题。
✓电子设备的模态、谐响应等动力学分析，如机柜的谐响应分析； ✓电子设备的转子动平衡分析，如电动机的转子动平衡分析； ✓电子设备的响应谱和随机振动分析，如电子设备机箱的地震响应分析； ✓高度非线性瞬态动力学，如笔记本电脑在运输过程中的碰撞分析； ✓ 声学-结构耦合场分析，如汽车用扬声器的声学-结构耦合场分析。
2024年CAE市场发展现状
2024年CAE市场发展现状1. 引言计算机辅助工程（Computer-Aided Engineering，简称CAE）是一种利用计算机软件来进行工程设计、分析和优化的技术。
近年来，CAE市场取得了快速发展，其在各个领域的应用越来越广泛。
本文将介绍CAE市场的现状，并探讨其发展趋势。
2. CAE市场规模根据市场研究机构的数据显示，CAE市场在过去几年中保持了稳定增长的态势。
据预测，到2025年，全球CAE市场规模将达到xxx亿美元。
这一增长主要受益于工程领域的数字化转型，以及制造业和汽车行业对CAE技术的广泛应用。
3. CAE市场应用领域CAE技术在各个行业中都得到了广泛应用。
以下是一些主要应用领域的介绍：3.1 汽车行业CAE在汽车行业中的应用非常广泛。
汽车制造商利用CAE技术进行车身设计、碰撞测试、空气动力学分析等，大大缩短了产品开发周期，并提高了产品质量和安全性。
3.2 能源行业在能源行业中，CAE技术被用于优化发电厂和核电站的设计，以及提高发电效率和安全性。
此外，CAE还可以用于风力发电机组和太阳能电池板的设计和优化。
3.3 航空航天行业航空航天行业对CAE技术的需求也非常大。
CAE可以用于飞机的结构设计、翼型优化、气动导航分析等。
借助CAE技术，航空航天企业可以更好地理解飞机的性能，并提高研发效率。
3.4 电子行业在电子行业中，CAE技术被广泛用于电路设计和电子元件的热分析。
借助CAE软件的仿真功能，设计人员可以在实际制造之前模拟电路的性能，并进行选材和优化。
4. CAE技术发展趋势CAE技术在不断发展和演进中，以下是几个主要的发展趋势：4.1 云计算随着云计算的普及，越来越多的CAE软件开始支持云端部署和运行。
这使得用户可以随时随地使用CAE工具，无需安装和维护复杂的软件环境。
4.2 多物理场耦合未来的CAE软件将更加注重多物理场的耦合。
例如，在进行汽车碰撞仿真时，需要综合考虑结构、材料、动力学等方面的因素。
CAE在电子系统热设计中的应用
图 ２ 电感
作者简介 ： 阮
健 （９ ３ ， ， １ ６ 一） 男 湖北鄂州人 ， 国营第七一三厂（ 同方电子科技 有限公 司） 工程师 ， 主要从事电子设备结构设计工作 。
・
应 用研 究 ・
阮
健
Ｃ Ｅ在 电子 系统 热设 计 中的应 用 Ａ
方 法在设 计 中的作 用 。 关键 词 ： Ａ 电子设 备 ； Ｃ Ｅ； 热设 计 ；Ｃ Ｐ Ｋ ＩＥ Ａ 中图分 类号 ： Ｎ ０ Ｔ ７３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：６ ２ ６ ６ ２ １ ）１ ０ ０一Ｏ １ ７ —１ １ （ ０ １ ２ —０ ８ ４
１ 电子 设 备 和 散 热
辅 以 Ｃ Ｅ手段 ， 前 期 仿 真 与 后期 实验 手 段 相 结 Ａ 将
２２ Ｃ ． ＡＥ在 某密闭设备设计 中的应 用实例
２ ２ １ 问题描 述及 建模 ．．
设备中包括 ３ 块电路板 ， 其中主板上集成若干 芯 片 ， 以 双 热 阻模 型建 模 ， 芯 片 功 率 为 １Ｗ ， 均 主 ０
型 号
Ｉ ｔｌ ｌｒｎ Ｍ ０ ｉ ｒ ｅ Ｃｅｅｏ ４３
［ ｔ ｌ ｌ ｒ ｎ Ｍ ７ ｎ ｅ ｅ ｏ ５ ５ Ｃｅ Ｉ ｔ ｌ ｎ ｉｍ ｌ ｌ ｒ ３ ０ ｎ ｅ Ｐｅ ｔｕ Ｄｋ ａ Ｃｏ ｅＴ２ １
线圈损耗的大小相当。由于其被线圈层层缠绕 ， 并 有绝 缘纸 包裹 ， 要将 它产 生 的热 量 导 出到 外部并 不
耐温的组件来提高变压器的温升等级 。而 电感 ， 其 能量 损耗 主要 由线 圈损耗 和磁 芯损 耗组成 ， 圈损 线 耗与其所用材料和通过的电流相关 ， 通常在数十瓦
左右 ； 磁芯 损耗 是 因为磁 滞 和涡 流 产生 的 ， 般 和 一
CAE仿真技术在能源电力行业的应用
文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）1. CAE技术在核电行业的应用在核电设备的设计、性能劣化设备的评估、缓解技术的研究等诸多方面，核电设备结构力学始终扮演着重要的角色。
从核安全的角度出发，对于下述物项和部件都要进行分析鉴定：土木结构、机械设备、管道、阀门、电气设备以及堆芯结构部件。
1.1. CAE技术在核电设备结构分析上的应用●压力容器强度、刚度、疲劳；●设备零部件强度、刚度、疲劳；●热应力、流体压力下的强度设计；●转子动力学，振动问题；●建筑物设计与分析；●设备的抗冲击分析。
1.2. CAE技术在核电设备热分析上的应用●设备零部件热传递问题；●流体对流换热、质量扩散；●蒸汽发生器、稳压器等多相流问题、对流传热；●主泵机组、汽轮机叶片、流道等设计与效率改进。
核聚变反应堆屏包模块CFD热分析总单元数1980万，其中结构域1210万，流体域780万结构域计算条件：绝热外壁面+ 对称面+ 流固耦合交界面+ 非均匀中子热沉积体积发热功率；流体域计算条件：压力入口+ 质量流量出口+ 流体对称面+ 非均匀中子热沉积体积发热功率；加载难点在于“非均匀中子热沉积体积发热功率”，采用了多项式拟合坐标插值法。
2.CAE技术在风电行业的应用风力发电机是将风能转化为机械能并由机械能转化为电能的装置。
风是空气流动，这种流动经过叶片时在叶片两侧产生压差，进而推动叶片转动；叶片转动通过轮毂传递给传动系统中的低速传动轴，并经齿轮箱加速传递给高速传动轴；高速传动轴与发电机连接，带动发电机发电。
风电行业的CAE应用范围极其广泛，主要关注的焦点包括●风机叶片：复合材料强度、刚度、振动等问题；●轮毂：结构强度、连接部件强度、疲劳；●传动系统：主轴强度、刚度、齿轮箱体与增速设计；●发电机：电机性能分析；●底板与舱盖：强度、变形；控制系统：●偏航系统、刹车系统的机构传动、电子控制；●塔架：结构强度、屈曲、振动、基础设计。
计算机辅助工程(cae)在我国应用的现状和未来发展的趋势
计算机辅助工程(cae)在我国应用的现状和未来发展的趋势计算机辅助工程（CAE）在我国应用的现状和未来发展的趋势导语：计算机辅助工程（CAE）是利用计算机软件和硬件设备来辅助工程设计、测试和分析的一种技术手段。
随着科技的不断发展，CAE在我国的应用越来越广泛，涉及领域也越来越多。
本文将对CAE在我国的现状和未来发展趋势进行全面评估和探讨，以期能更深入地理解这一重要的工程技术手段。
一、CAE在我国的现状1.1 CAE技术在工程设计中的应用在我国，CAE技术在工程设计中的应用已经非常普遍。
无论是机械制造、航空航天、汽车工业，还是建筑设计、电子电气等领域，都离不开CAE技术的支持。
通过CAE技术，工程师们可以进行虚拟设计、分析和优化，大大提高了工作效率和设计质量。
1.2 CAE技术在工程仿真和测试中的应用另外，在工程仿真和测试领域，CAE技术也扮演着重要角色。
通过建立模型、进行仿真分析，工程师们可以事先发现设计中的缺陷和问题，并加以改进，避免了大量的实际试验和测试成本。
1.3 CAE技术在高新技术领域的应用随着我国高新技术产业的快速发展，CAE技术在航空航天、新能源、新材料等领域的应用也越来越广泛。
飞机设计、石油勘探、材料研发等领域都需要大量的CAE技术支持。
二、CAE在我国的未来发展趋势2.1 人工智能与CAE技术的结合随着人工智能技术的发展，相信未来CAE技术会与人工智能技术相结合，实现更智能化的工程设计和仿真。
通过机器学习和深度学习等技术，CAE可以更准确地模拟真实环境，增强工程设计的智能化和自适应性。
2.2 多物理场耦合仿真技术的发展在未来，多物理场耦合仿真技术将是CAE发展的一个重要方向。
工程设计中经常涉及到多种物理场的耦合，如结构力学、流体动力学、热传导等。
未来CAE技术会更多地关注多物理场的耦合仿真，以实现更真实的工程仿真分析。
2.3 CAE技术在智能制造中的应用随着工业4.0的发展，智能制造将成为未来的发展趋势。
CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用
CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用
0 引言
接触和碰撞是生产、生活中普遍存在的力学问题。
例如汽车、飞机、火车、船舶等运输工具的碰撞，以及包装体、通信设备、消费性电子产品、医疗箱等产品的跌落，可以说接触碰撞是无处不在、不可避免的。
有关研究表明，在新产品研制过程中，约70%～80%的成本耗费于设计阶段，因为在这个过程中，存在着因产品设计存在缺陷而导致产品重复修改、甚至重新设计，不仅耗费时问精力，而且造成产品成本上升、不能按时投放市场。
近些年来，由于计算机软硬件和有限元理论的迅速发展，运用CAE(计算机辅助工程)软件对电工电子产品进行可靠性仿真分析已经成为一种流行的趋势。
在产品开发阶段，利用计算机仿真方法进行结构耐撞性的分析，不仅可以有效地提高产品的可靠性，而且能降低开发成本，提高产品的市场竞争能力。
本文利用HyperMesh/Ls-Dyna 有限元分析软件对一款MP3 整体模型实现了由PRO/E 中导人，并按照真实MP3 产品跌落的实际操作进行跌落模拟仿真分析，迅速和准确地得到了其应力、应变各种参数，进而对其结构设计起到指导作用。
1 接触和碰撞的有限元算法和自由跌落试验
1.1 接触和碰撞的有限元算法
MP3 跌落是MP3 产品在极短的时间内，在剧烈碰撞动态载荷作用下发生的复杂非线性动态响应过程。
系统除了具有几何非线性和材料非线性以外，还有接触界面的非线性。
因此，像这种瞬态冲击动力学问题，一般都采用显式直接积分求解算法，而直接积分法中的中心差分法最常用。
1.1.1 中心差分法的原理[1]。
仿真技术在电子产品设计中的应用
仿真技术在电子产品设计中的应用摘要：随着电子产品相关制造的不断发展，对设计技术要求逐渐提高，仿真技术是电子产品相关制造与设计领域的核心技术，其应用优势更加突出。
因此，本文着重对仿真技术在电子产品设计中的有效应用进行深入研究和探讨。
关键词：仿真技术；电子开发；应用引言随着技术水平的不断提高和应用范围的不断扩大，电子电路仿真技术的功能不断丰富，操作智能化水平不断提高，操作界面变得更加直观明了。
为电子应用程序开发提供了可靠的技术支持，并对讨论该技术在电子应用程序开发中的作用具有实际意义。
1电子电路仿真技术概述电子电路仿真技术旨在通过图形实现、虚拟现实中模拟电子电路的运行状态，同时应用数值分析来展示电路的特性性能。
该方法利用仿真环境和仿真效果再现真实电子电路的应用过程，可以证明电子电路的工作特性和功能。
虚拟仿真环境为准确的定量分析和计算提供了基础仿真模型。
同时，电子电路仿真技术的模型仿真和过程推理结果具有较高的准确性和可靠性。
在电子设计中，制造商可以准确识别各种电子产品指标，并调整和优化参数以满足性能设计要求。
根据标准提供数据支持，开发和设计兼容的电子产品。
2.仿真技术在电子应用开发中的作用2.1 有助于虚拟测试电子产品电路的特性模拟技术设备的参数化结果可用于获得在不利条件下运行的相关电子电路的参数化结果。
例如，在电子学中，使用仿真技术辅以电路工作参数和大电流的计算机算法。
可获得高电压、高温环境。
例如，在实际工作中很难在电路中实现高压环境。
通过仿真技术可以帮助设计人员对电子电路的性能和功能进行预测试。
电路设计是在产品开发过程中最大限度地降低实验成本，充分提高企业在产品研发过程中的效益。
2.2 可加强对电子产品功能的有效验证即使在电子产品的电路系统设计完成后，也必须不断地检查电路设计。
电子产品可以验证电子电路是否符合技术要求，从而进行相关的电路设计，使电子产品更加规范、合理。
对程序进行验证，需要在电子产品系统的开发设计完成后对程序进行验证，目的是保证以后的电子电路设计符合要求的标准，有效使用电子仿真技术，可以更准确地识别电子产品系统的合理性，以及准确识别实际错误的存在，因此仿真技术在电子应用的发展中有着不可替代的作用和重要性，同时可以避免电路设计过程中容易出错的问题，电路的特定功能得以保持，电子仿真技术的合理应用可以简化员工的联系，提高质量，缩短开发时间。
关于CAE在家用电器开发设计中的应用研究
关于CAE在家用电器开发设计中的应用研究【摘要】随着计算机智能化技术的不断发展，cae在家用电器中的应用越来越广泛。
本文通过对cae技术及其在家用电器开发中应用进行分析，提出了cae在家用电器实际应用中应注意的一些问题，以作交流。
【关键词】cae；家用电器；开发设计；应用研究计算机辅助工程（computeraidedengineering，简称cae）是采用虚拟分析方法对结构的性能进行模拟，预测结构的性能，优化结构的设计，为产品研发提供指南，为解决实际工程问题提供依据。
cae分析技术为技术人员提供了一种全新的设计方式，使设计与性能预测同步进行，这就在根本上将技术人员从传统的设计模式中解脱出来，使他们有更多时间与精力考虑在产品的创新。
cae在家用电器产品开发设计中有着广泛的应用，主要内容为工程校验、有限元分析及计算机仿真优化；主要解决产品的性能质量，进行各种结构的强度、刚度、模拟态、动力学、热力学、非线性、噪声、气动弹性、结构优化等性能方面的分析和结构仿真优化工作。
目前世界著名家用电器生产商已将cae技术广泛应用于家用电器的开发设计中，并解决了很多实际问题。
随着在产品开发应用中的深入，cae 技术将会在家用电器的开发应用发挥越来越大的作用。
随着cae技术应用越来越广泛，每年很多著名的cae软件公司开展空调器、冰箱等家用电器方面的应用的专题研讨会，这对提高设计人员素质和产品设计水平、促进家用电器行业发展有着重要作用。
1.cae在家用电器开发设计中应用的一般流程家电产品的性能很多都属于多物理场的耦合响应，其性能设计、分析、优化等工作涉及众多的学科，如热力学、声学、结构动力学、空气动力学、有限元技术（fem）、计算流体力学（cfd）、计算机技术等，是典型的综合学科、交叉学科领域。
虽然cae分析经常涉及多学科、多领域技术，但是商业cae软件（如msc.marc、star-cd 等）求解工程实际问题时有一般工作流程。
CAE仿真技术在电子封装中的应用
CAE仿真技术在电子封装中的应用简介✓芯片封装内部温度分布分析✓芯片封装内热流路径分析✓芯片封装后JEDEC标准下各项热阻值仿真分析✓考虑芯片封装内布线、过孔、金线、不均匀热耗对温度结果影响芯片封装在热设计中需要考虑不同结构的芯片封装传热性能，以及为板级或系统级的热分析提供芯片封装模型。
ANSYS软件可以根据ECAD软件信息直接生成芯片的详细结构模型，便于工程师对芯片封装的温度分布预测及热优化设计。
✓芯片封装过程中湿气的扩散✓芯片烘烤时间✓湿气引起的芯片变形湿气对封装器件可靠性的影响非常重要。
采用ANSYS软件可以方便的对芯片回潮情况、湿气扩散情况、烘烤时间估计、湿气引起的变形等进行准确分析，研究防范湿气扩散的措施。
湿气扩散问题电子封装的热设计随着电子产品向高集成、高性能和多功能方向发展，芯片的I/O线越来越多，芯片的速度越来越快，功率也越来越大高，从而导致了一系列诸如器件温度升高，功耗密度增大等问题。
相应地，芯片发生翘曲、分层、开裂等失效破坏的概率也越来越高。
利用CAE技术，可以对电子器件的性能进行预测，优化结构尺寸和工艺参数，进而提高产品质量、缩短产品开发周期、降低产品开发成本。
下文是CAE仿真技术在解决电子封装产品研发过程中部分常见工程问题的简要介绍：✓温度、湿度作用下芯片的翘曲分析✓温度、湿度作用下芯片的分层分析✓温度载荷、结构载荷作用下焊球的强度分析✓高温下焊球的蠕变效应分析芯片的强度和刚度问题是其性能中最基本的要求。
ANSYS软件可以分析芯片在各种载荷作用下的强度和刚度问题，确保芯片不发生破坏。
✓芯片电-热耦合分析✓芯片热-结构耦合分析芯片中有电载荷、热载荷及结构载荷，这些载荷相互作用，相互影响，因此芯片中需要分析多场耦合的问题。
ANSYS软件强大的多场耦合分析功能，能够准确评估这些载荷共同作用下对芯片各项性能产生的影响。
✓焊球、焊缝在循环温度下的寿命分析✓焊球、焊缝振在动冲击下的寿命分析芯片中的焊球、焊缝等都有一定的寿命要求，以确保器件的可靠性。
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有限元模型
MSC.NASTRAN进行频 率响应和随机振动分析
材料疲劳曲线
输入载荷PSD
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MSC针对电子产品的应用案例-疲劳寿命分析
• CASIO-焊点寿命分析
热传导和热应力分析
MSC Software Confidential
– 振动 – 抗冲击 – 热分析 – 跌落 – 疲劳 – 非线性 – 多物理场
• MSC针对电子产品的应用案例
• 总结
MSC Software Confidential
2
电子产品的研发
• 机械性能
– – – – – – – – – – – 强度 振动 振动噪声分析 抗冲击能力 跌落 疲劳寿命 老化、翘曲 非线性材料分析 机构运动规律 机构控制规律 … …
仿真环境中划分网格、建立粘接关系 求解器进行模态和频响分析 随机振动分析 热传导分析 热应力分析 跌落分析
MSC Software Confidential
6
MSC针对电子产品的分析技术
• 热分析：线性粘接的PCB板
– – – – – – – CAD接口导入PCB模型 仿真环境中划分网格、建立粘接关系 求解器进行模态和频响分析 随机振动分析 热传导分析 热应力分析 跌落分析 自动映射温度
Patran
控制
热分析
冲ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、跌落
SimXpert
联合仿真 屈曲分析 静力学
Fatigue SimDesigner Actran
热-结构耦合分析
Sinda
MSC Nastran
Adams
Easy5
Marc
Dytran
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4
MSC针对电子产品的分析技术
• 仿真环境：线性粘接的PCB板
• MSC针对电子产品的应用案例
• 总结
MSC Software Confidential
13
MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
• 机柜结构分析
材料及约束位置
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有限元网格模型
MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
静力 加载 变形 云图
• 热性能
– – – – – 热传递分析 热应力 流体强迫散热 焊接热 热残余应力
• 多物理场
– 电场-结构-温度场耦合 – 磁场-结构耦合分析 – 压电场分析
MSC Software Confidential
3
MSC针对电子产品的分析技术
机构运动 SimManager
动力学 非线性 多物理场
高级装配 优化
MSC Software Confidential
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
MSC Software Confidential
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
• 业务范围
– 电子消费产品制造商
• •
工程挑战
– 掌上电脑的压力测试仿真前处理过程和计算过程非常耗时。
解决方案
– 仿真模型包含200个部件接触面有数百对接触面，一般隐式求解计算不考虑多机并行 计算，耗时长达15个小时。Marc并行计算功能使计算时间减少到3个小时。 – 200个部件的建模及接触定义，利用高度客户化的前处 理软件需要2周时间完成，通过二次开发自动生成 Marc接触表。
39
PNNL(美国能源部)
MSC针对电子产品的应用案例_热-电-结构耦合分析
• 燃料电池
SOFC
(Solid Oxide Fuel Cells)
Temperature
Stress
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40
MSC针对电子产品的应用案例_热-电-结构耦合分析
结构温度变化
某航空机电断路器 热-电-结构耦合分析 双金属片温度变化
– CAD接口导入PCB模型
– – – – – –
仿真环境中划分网格、建立粘接关系 求解器进行模态和频响分析 随机振动分析 热传导分析 热应力分析 跌落分析
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5
MSC针对电子产品的分析技术
• 振动分析：线性粘接的PCB板
– CAD接口导入PCB模型
– – – – – –
Z方向应力功率谱密度分布图 Z方向位移功率谱密度分布图 Z方向加速度功率谱密度分布图
X方向加速度功率谱密度分布图 X方向应力功率谱密度分布图 X方向位移功率谱密度分布图
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MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
• 确定产品包装和结构设计在跌落时的响应状况
静力载荷
固有频率
MSC Software Confidential
位移云图
MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
螺栓连接强度
扫频分析
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MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
• 谱分析（地震分析）
位移响应 加速度响应 输入条件－示例
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• 技术重点
– 应力分析 – 接触分析
机构塑胶与金属部件强度改善
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29
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
• 连接器插拔力分析
刚性接触体 刚性接 触体插 入
变形接触体
最大拔出力 =5.4N=0.55Kg
最大插入力=3.9N=0.4Kg
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Temperatures
Displacements
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7
MSC针对电子产品的分析技术
• 抗冲击：线性粘接的PCB板
– CAD接口导入PCB模型
– – – – – –
仿真环境中划分网格、建立粘接关系 求解器进行模态和频响分析 随机振动分析 热传导分析 热应力分析 跌落分析
30
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
• 键盘橡胶弹簧的非线性分析
– 分析目的：考察手指敲击键盘的感觉， – 分析橡胶弹簧的力-位移曲线。 – Patran + Marc
几何，材料，接触，屈曲分析
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31
MSC针对电子产品的应用案例-热分析
16ms应力分布云图
5ms应力分布云图 16ms应力分布云图
5ms应力分布云图
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MSC针对电子产品的应用案例-抗冲击、跌落分析
• 折叠式手机跌落过程动画
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21
MSC针对电子产品的应用案例-疲劳寿命分析
23
MSC针对电子产品的应用案例-疲劳寿命分析
• CBGA接脚蠕变与疲劳分析
等效米塞斯应力
等效塑性应变
等效蠕变应变
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MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
MSC Software Confidential
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
吉林大学 Jinlin University
MSC针对电子产品的应用案例—压电分析
• 尺蠖型压电驱动器
钳位过程微观接触分析
柔性铰链钳位机构 大钳位面柔性铰链钳位机构
转子被钳紧时的应力分布
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46
大钳位面条件下驱动面的输出特性
MSC针对电子产品的应用案例—声场分析
MSC Software Confidential
28
MSC针对电子产品的应用案例-非线性分析
• 成功客户 : 明基、宏达国际、广达、光宝、 罗技、英业达、神基科技、友达、华映、 奇美、瀚宇…
•
CAE用途
– – – – 卡勾或卡榫的设计 不同设计强弱之比较 机构问题点的诊断 机构脆弱点的补强方案研究
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8
MSC针对电子产品的分析技术
• 微机电产品多物理场分析
仿真结果与理论解对比 平行板导体模型示意图
空气
平行板导体有限元模型
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9
导体上的电势分布
MSC针对电子产品的分析技术
• 微机电产品多物理场分析
空气
应力响应 速度响应
MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
• 机柜振动分析
木箱 泡沫
评判产品包装和结
构设计对运输环节 中振动应力的适应 有限元模型(局部)
有限元模型
性
MSC Software Confidential
MSC针对电子产品的应用案例-强度、振动、冲击
• 随机振动分析：频率范围 ：5-20Hz/载荷_加速度谱密度：1.92m2/s3
MSC Software Confidential
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MSC针对电子产品的应用案例—机构运动
11
温度分布
电流强度
MSC针对电子产品的分析技术
• 微机电产品：压电分析
– 应力场和电场的耦合 – 可以分析多个接触体压电分析 – 分析类型包括: • 静力学, 模态, 谐响应和瞬态动力学
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