计算机辅助工程

计算机辅助工程 (CAE) 是计算机软件在工程分析任务中的广泛使用。它包括有限元分析 (FEA)、计算流体动力学 (CFD)、多体动力学 (MBD)、耐久性和优化。它包含在计算机辅助设计 (CAD) 和计算机辅助制造 (CAM) 中，统称为 CAx。

计算机辅助工程主要使用计算机辅助设计 (CAD) 软件，有时称为 CAE 工具。CAE 工具用于分析组件和组件的稳健性和性能。CAE 工具包括产品和制造工具的模拟、验证和优化。CAE 系统旨在成为主要的信息提供者，以帮助支持设计团队进行决策。计算机辅助工程用于汽车、航空、航天和造船工业等各个领域。

CAE 系统可以为企业提供支持。这是通过使用参考架构及其在业务流程中放置信息视图的能力来实现的。参考架构是信息建模的基础，尤其是产品和制造模型。

CAE 一词已被用于描述计算机技术在工程中的使用，而不仅仅是工程分析。1970 年代后期，SDRC 的创始人 Jason Lemon 正是在这种背景下创造了这个词。然而，这个定义在今天更广为人知的是术语 CAx 和 PLM。

CAE 系统被单独认为是整个信息网络上的单个节点，每个节点都可以与网络上的其他节点交互。

计算机辅助工程涵盖的领域包括：

• 使用有限元分析 (FEA) 对组件和组件进行应力分析；
• 热和流体流动分析计算流体动力学（CFD）；
• 多体动力学（MBD）和运动学；
• 用于铸造、成型和模压成型等操作的过程模拟分析工具；
• 产品或流程的优化。

一般来说，任何计算机辅助工程任务都包含三个阶段：

• 预处理——定义模型和应用到它的环境因素（通常是有限元模型，但也使用小平面、体素和薄片方法）；
• 分析求解器（通常在高性能计算机上执行）；
• 结果的后处理（使用可视化工具）。

这个循环经常重复多次，手动或使用商业优化软件。

CAE工具广泛应用于汽车行业。它们的使用使汽车制造商能够降低产品开发成本和时间，同时提高他们生产的车辆的安全性、舒适性和耐用性。CAE 工具的预测能力已经发展到使用计算机模拟（诊断）而不是物理原型测试来完成大部分设计验证的程度。CAE 的可靠性基于作为输入的所有适当假设，并且必须识别关键输入 (BJ)。尽管 CAE 已经取得了许多进步，并且在工程领域得到了广泛的应用，但物理测试仍然是必须的。它用于验证和模型更新、准确定义载荷和边界条件以及最终原型签核。

尽管 CAE 作为验证、故障排除和分析工具已经建立了良好的声誉，但仍然有人认为足够准确的结果在设计周期的后期才能真正推动设计。随着现代产品变得越来越复杂，这有望成为一个问题。它们包括智能系统，这导致对包括控制在内的多物理分析的需求增加，并包含工程师通常不太熟悉的新轻质材料。
CAE 软件公司和制造商一直在寻找工具和流程改进来改变这种情况。

在软件方面，他们一直在寻求开发更强大的求解器，更好地利用计算机资源，并将工程知识纳入预处理和后处理。在流程方面，他们试图在 3D CAE、1D 系统仿真和物理测试之间实现更好的一致性。这应该会提高建模的真实性和计算速度。

CAE 软件公司和制造商试图将 CAE 更好地集成到整个产品生命周期管理中。通过这种方式，他们可以将产品设计与产品使用联系起来，这是智能产品所需要的。这种增强的工程过程也称为预测工程分析。