CAE的概念、發(fā)展及其研究?jī)?nèi)容和在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用詳細(xì)概述

　　本文介紹了CAE的概念、發(fā)展及其研究?jī)?nèi)容，說(shuō)明了在設(shè)計(jì)前期引入CAE技術(shù)對(duì)于減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要意義，并從汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、車身覆蓋件成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真、汽車碰撞安全性分析、汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)幾個(gè)方面講述了CAE技術(shù)在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。

　　CAE（Computer Aided Engineering）從字面上講是計(jì)算機(jī)輔助工程，其概念很廣，可以包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面。但傳統(tǒng)的CAE主要是指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算和分析仿真，其核心是基于現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)的有限單元分析技術(shù)。

　　從廣義上說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助工程包括很多，從字面上講，它可以包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面，但是傳統(tǒng)的CAE主要指用計(jì)算機(jī)對(duì)工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，對(duì)其未來(lái)的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，并證實(shí)未來(lái)工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性和可靠性。這里主要是指CAE軟件。

　　CAE軟件可以分為兩類：針對(duì)特定類型的工程或產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化的軟件，稱之為專用CAE軟件；可以對(duì)多種類型的工程和產(chǎn)品的物理、力學(xué)性能進(jìn)行分析、模擬和預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的軟件，稱之為通用CAE軟件。

　　CAE軟件的主體是有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）軟件。有限元方法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化，用有限個(gè)容易分析的單元來(lái)表示復(fù)雜的對(duì)象，單元之間通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。由于單元的數(shù)目是有限的，節(jié)點(diǎn)的數(shù)目也是有限的，所以稱為有限元法。這種方法靈活性很大，只要改變單元的數(shù)目，就可以使解的精確度改變，得到與真實(shí)情況無(wú)限接近的解。

　　基于有限元方法的CAE系統(tǒng)，其核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化。

　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，CAE各階段所用的時(shí)間為：40%～45%用于模型的建立和數(shù)據(jù)輸入，50%～55%用于分析結(jié)果的判讀和評(píng)定，而真正的分析計(jì)算時(shí)間只占5%左右。

　　采用CAD技術(shù)來(lái)建立CAE的幾何模型和物理模型，完成分析數(shù)據(jù)的輸入，通常稱此過(guò)程為CAE的前處理。同樣，CAE的結(jié)果也需要用CAD技術(shù)生成形象的圖形輸出，如生成位移圖、應(yīng)力、溫度、壓力分布的等值線圖，表示應(yīng)用、溫度、壓力分布的彩色明暗圖，以及隨機(jī)械載荷和溫度載荷變化生成位移、應(yīng)力、溫度、壓力等分布的動(dòng)態(tài)顯示圖。我們稱這一過(guò)程為：CAE的后處理。針對(duì)不同的應(yīng)用，也可用CAE仿真模擬零件、部件、裝置（整機(jī)）乃至生產(chǎn)線、工廠的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)。