CAE在产品研发流程各阶段的主要工作
CAE简介
2CAE简介作为国内工业界推广应用CAE的基础，有必要简要介绍CAE的概念、应用、分析过程、作用及发展趋势。
一方面，对CAE有初步的又是较系统的认知，另一方面，在了解国际范围内CAE应用的历史和现状的基础上，CAE的各类用户可以对自身目前CAE的应用进行多视角的比较。
2.1 CAE的基本概念、特点及作用广泛地说，CAE可以包括工程和制造业信息化的所有方面，但是目前通常所说的CAE主要指用计算机及其相关的软件工具对工程、设备及产品进行功能、性能与安全可靠性进行分析计算、校核和量化评价；对其在给定工况下的工作状态进行模拟仿真和运行行为预测；发现设计缺陷，改进和优化设计方案，并证实未来工程、设备及产品的功能和性能的可用性和可靠性。
一般地，CAE在工程应用上的定义为：CAE是一种在二维或三维几何形体（CAD）的基础上，运用有限元（FE）、边界元（BE）、混合元（ME）、刚性元（RE）、有限差分和最优化等数值计算方法并结合计算机图形技术、建模技术、数据管理及处理技术的基于对象的设计与分析的综合技术和过程。
其核心技术为有限元与最优化技术。
CAE的特点是以工程和科学问题为背景，建立相应的计算模型并进行计算机仿真分析。
一方面，CAE技术的应用，使许多过去受方法和条件限制无法分析的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，通过计算机数值模拟可得到满意的解答；另一方面，CAE使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确, 在产品的设计、分析、新产品的开发以及对已有产品的故障分析等方面发挥了重要作用。
同时，CAE技术的迅速发展和应用又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。
还应客观地说明，在产品开发中，由概念设计、初步设计、详细设计到试验，再修正设计，再试验，直到满足产品要求，试验一直是不可或缺的。
CAE仿真分析技术的引入也许永远不能彻底消除这一既费时又费料的环节，但是已经被成功应用，最大限度地减少或缩短了这一环节。
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
1. CAE的意义
在现代产品设计中，计算机辅助工程（Computer Aided Engineering, CAE）在产品研发中的作用愈发重要。
CAE能在设计阶段快速模拟出产品的性能、可靠性和耐用度，帮助企业节约时间和成本，降低风险，提升竞争力。
2. CAE的类型
CAE主要分为三类：有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）、计算流体力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）和多
体动力学（Multibody Dynamics， MBD）。
其中，FEA主要用于分析产品的受载情况和材料力学性质。
CFD用
于分析产品的流体力学性能，如流量、压力、温度等。
MBD则主要用于分析产品的运动学性质，如加速度、速度、位移等。
3. CAE的价值
通过CAE，企业可以预测产品性能，快速优化设计，将产品推向
市场前沿。
CAE的精准性和可重复性可以帮助企业降低试验成本和风险。
同时，CAE还可以提供实时数据反馈，使设计人员可以快速地调整产品设计以满足客户的需求和市场的变化。
CAE应用在产品研发中的好处是显而易见的。
通过CAE，企业可以大大提高产品质量，降低开发成本和时间，增强产品的可靠性和耐久性，从而使产品更有市场竞争力。
cae工程师 职责
cae工程师职责CAE工程师职责CAE（Computer-Aided Engineering）工程师是指利用计算机辅助工程技术进行工程设计与分析的专业人员。
他们在产品设计和研发过程中扮演着重要的角色。
下面将介绍CAE工程师的职责和工作内容。
1. 产品设计支持：CAE工程师利用计算机辅助工程软件，对产品进行设计和模拟分析。
他们可以根据不同的需求和要求，通过调整产品的几何形状、材料属性和工艺参数等，来优化产品的性能和功能。
2. 数值分析：CAE工程师使用有限元分析（FEA）等数值分析方法，对产品的结构、热流、流体力学等进行模拟和分析。
通过数值计算和仿真，他们可以预测产品在不同工作条件下的性能和行为，并对设计进行优化。
3. 产品可靠性评估：CAE工程师可以通过模拟产品在各种工作条件下的使用情况，评估产品的可靠性和寿命。
他们可以分析产品的强度、刚度、疲劳寿命等关键参数，为产品的改进和升级提供依据。
4. 故障分析和优化：当产品出现故障或性能不达标时，CAE工程师可以利用CAE工具和技术，对故障原因进行分析和诊断。
他们可以通过模拟和仿真，找出故障点并提出改进措施，以提高产品的可靠性和性能。
5. 制造工艺优化：在产品设计过程中，CAE工程师可以与制造工程师合作，对产品的制造工艺进行优化。
他们可以通过模拟和分析，评估不同的生产工艺对产品质量和成本的影响，并提出改进建议。
6. 新技术应用：CAE工程师需要关注行业的最新技术和发展趋势，将其应用到产品设计和分析中。
他们可以探索新的仿真方法和工具，提高工作效率和分析精度。
7. 报告和沟通：CAE工程师需要编写和撰写分析报告，将分析结果和建议向项目团队和管理层进行沟通。
他们还需要与其他工程师和相关部门进行协调和合作，共同解决设计和分析中的问题。
8. 持续学习：作为工程技术领域的专业人员，CAE工程师需要不断学习和更新知识。
他们需要了解最新的CAE工具和技术，提高自己的技能和能力。
CAE在产品设计中的应用
CAE在产品设计中的应用作者：韦亮来源：《科技与企业》2013年第18期【摘要】CAE（计算机辅助工程）是采用虚拟分析方法对结构（场）的性能进行模拟预测结构（场）的性能，优化结构（场）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。
本文主要针对CAE在产品设计中的应用进行研究，通过对CAE在产品设计中应用现状的分析，结合具体的产品设计实践，提出进一步优化和增强CAE在设计中应用的对策。
【关键词】CAE；产品设计；有限元分析；应用1、引言随着世界经济全球化进程的不断加快以及市场竞争的激烈程度不断提高，生产制造企业迫切需要缩短产品研发的周期和成本投入，CAE技术的大规模普及正式满足了这样的要求。
CAE（计算机辅助工程）的实质就是为工程设计提供一种用于计算和仿真的平台。
目前的CAE应用领域覆盖了电子设计、飞机、汽车等大量的工程领域，CAE技术在这些领域的大规模应用大大的缩短了产品的设计周期，加快了产品研发的速度，而且通过CAE虚拟模拟技术的应用，大大降低了产品研发的成本，也为企业提高经济效益带来了条件。
2、CAE内涵及设计通常情况下的产品设计采取的是首先进行产品的设计，然后通过CAE（计算机辅助工程）技术对设计的产品进行后期的基于软件平台的分析，在这种意义来讲，CAE技术是CAD （计算机辅助设计）技术的后续过程。
然而，随着经济社会的快速发展以及市场竞争的不断激烈，同时也是为了满足公司降低产品开发成本、缩短产品开发周期的需要，将CAE技术在产品开发中的应用进行了新的调整，更加倾向于将CAE技术置于CAD技术的前一阶段，即首先通过基于计算机的软件仿真技术对产品就行仿真，可以大幅度的缩短产品的开发周期，同时对于降低产品开发成本也有着显著效果。
CAE技术本身就是一种典型的设计方法，它的应用对于产品设计的整个流程都有着重要影响。
一般情况下，传统的经验设计思路虽然能够取得一定的效果，但是如果加入CAE技术的理性元素，就会使得产品设计的周期更短、质量更好。
仿真分析技术提升产品研发水平—CAE技术在整个产品生命周期的作用及投入产出(ROI)分析
行 的次 数 ，以提 高 运 载火 箭 和卫 星 的 可靠性 、降 低开 发 费用 。到 １９ ９１
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CAE软件在产品研发中的作用
1. CAE应用简述CAE（计算机辅助工程）分析是采用虚拟分析方法对结构（场）的性能进行模拟（仿真），预测结构（场）的性能，优化结构（场）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。
有限元分析（FEA）是以计算机为工具的数值计算分析方法。
有限元分析是CAE信息化软件的重要组成部分，CAE的应用首先是从有限元分析开始的。
1965年，美国的大型通用有限元分析程序MSC.NASTRAN首先应用于航空航天。
1975年，国内开始举办有限元学习班。
1980年，美国的有限元结构分析程序SAP5引进我国，有限元分析开始在我国推广，逐渐成为产品研发的重要工具。
有限元分析在优化结构设计、提高产品质量、减少试验样品、缩短产品研发周期、降低产品成本等方面发挥了巨大作用，取得了明显的经济效益。
有限元分析应用的发展与计算机软件和硬件的发展密切相关。
在有限元分析应用的初期，有限元分析程序没有前、后处理的功能，后来有限元分析有了前、后处理，其功能也在不断完善。
在有限元分析没有前、后处理功能的情况下，有限元分析模型的建立和计算结果的整理都是由人工完成的。
从1995年开始，国际上先进的三维计算机辅助设计（CAD）软件（UG，PRO/E等），和具有前、后处理功能的大型通用有限元分析程序（MSC.NASTRAN ，ANSYS 等）先后引进我国，设计人员实现了从二维制图到三维设计的转变。
有限元分析人员可以在结构件的三维实体几何图形上比较方便地用前处理划分网格，建立有限元模型，在计算机求解完成后用后处理显示计算结果，计算结果的可视化（动画显示）使计算结果一目了然。
有限元分析和前、后处理功能不断发展和完善，越来越自动化和智能化，有限元分析计算结果的精度也在不断提高。
以前计算机硬件落后、资源有限，有限元分析只好采用超单元和子结构的方法对大题目进行分析。
由于计算机的硬件在不断更新换代，以前的计算机已被淘汰，有限元分析已开始广泛使用新的高档微机、工作站、服务器或巨型机。
CAE行业简介
计算机辅助工程computer assistant engineering （CAE）一项工程，一般包含初步设计、试验、分析、工程设计、施工、建成和验收（评定）等若干阶段。
随着电子技术的迅速发展，人们越来越多地采用计算机做为辅助手段，更好地实现各工程阶段的工作，于是产生了一系列的科学分支，比如计算机辅助设计（CAD），计算机辅助试验（CAT），计算机辅助工艺过程设计（CAPP），以及计算机辅助制造（CAM）等等。
一项工程往往是比较复杂的，在正式工程设计之前，都要对设计方案进行精确的试验、分析和论证，并对正式施工的全过程进行严格的管理和监测。
这些工作借助计算机来实现，就是计算机辅助工程（简称CAE）。
可以说CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造在内的计算机辅助设计和生产的综合系统。
CAE技术的应用范围很广，发展也相当快，当前CAE技术的功能主要有产品的建模、工程分析与仿真。
为了在计算机中分析和模拟一个产品，首先必须建立产品模型。
产品模型不仅包括与生产有关的所有信息，如几何形状、尺寸、精度、各表面的相互关系以及材料和热处理等信息，而且结构上还要清楚地表达这些信息之间的关联。
有了产品模型以后，即可研究产品在工作环境中的受力变形、振动及运动的情况，以便评定产品是否满足设计要求。
CAE的分析方法主要是有限元法和模态分析法。
所谓有限元法是用计算机把复杂的零件形体自动分割成有限个形状简单的小块（称网格单元），然后逐个分析、计算这些小单元体的变形，并按一定的关系求得零件的总变形。
模态分析法主要用于分析冲击和变负荷的动态结构，在振动分析的基础上可在计算机的屏幕上显示出结的动画。
对于一部由许多零件装配成的机器，可以用有限元法或模态分析法求出每个零件的变形或振动量，然后根据装配的连接条件求得整体结构的变形和振动。
CAE系统采用参数优化方法进行方案优选，使方案设计考虑的因素更为精细、全面和合理。
CAE系统也可以对运动的机构进行动态分析，并可画出机构运动的动画、以便检查机构的运动轨迹，校核运动件的干涉情况，还可计算出各构件的运动速度、加速度和受力的大小。
汽车产品设计制造中CAE技术的运用
汽车产品设计制造中CAE技术的运用1. 引言1.1 汽车产品设计制造中CAE技术的重要性在汽车产品设计制造过程中，CAE技术扮演着至关重要的角色。
CAE技术是计算机辅助工程的缩写，通过数值模拟方法和计算分析技术，可以对汽车产品进行多方面的设计、优化和验证，从而提高产品设计质量、缩短产品开发周期，降低产品研发成本。
CAE技术在汽车产品设计阶段的应用能够帮助工程师们进行结构强度、刚度、耐久性等方面的分析，预测产品在不同工况下的应力和变形情况，有效避免设计缺陷和隐患，提高产品的安全性和可靠性。
CAE技术在汽车产品制造阶段的应用可以帮助工程师优化且精准控制生产过程，减少废品率，提高生产效率并降低生产成本。
通过仿真模拟，可以提前发现潜在的生产问题，并及时调整生产方案。
CAE技术在汽车产品设计制造中的应用不仅提高了产品的设计质量和生产效率，还推动了汽车行业的技术创新和发展。
随着CAE技术的不断发展与进步，相信将为汽车行业带来更多的突破和发展机遇。
2. 正文2.1 CAE技术在汽车产品设计阶段的应用在汽车产品设计阶段，CAE技术的应用是非常关键的。
CAE技术可以帮助设计师快速准确地进行各种仿真分析，包括结构强度、热分析、流体动力学等，从而在设计阶段就能及时发现和解决问题，避免在后期制造和测试阶段造成成本和时间的浪费。
CAE技术可以通过虚拟原型的建立和测试，帮助设计师进行设计优化，提高产品设计的效率和质量。
通过CAE技术的应用，设计师可以在电脑上模拟各种复杂条件下的情况，快速评估各种设计方案的可行性和优劣，在实际制造之前就能够找出最佳的设计方案，从而提高产品的性能和可靠性。
CAE技术还可以帮助设计师进行多学科的优化设计，同时考虑结构、热功能、声学等多个方面的影响，从而实现产品的综合性能优化。
通过CAE技术的应用，设计师可以更加全面地了解产品的性能特点，并且在设计阶段就能够做出更加科学和合理的决策，从而提升产品的竞争力和市场表现。
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CAE在产品研发流程各阶段的主要工作
从下面的2个流程图可看出，CAE与设计是互动的，CAE工作贯穿于整个研发流程。
CAD概念设计阶段，CAE工作开始进行粗计算（提供可行性报告）；
CAD设计初期，CAE进行方案优化计算（提供优化设计方案报告）；
CAD设计后期，CAE进行设计校核计算（提供确认报告）。
CAE与CAD一起构成产品研发内核。
图9：机车产品的研发设计流程
图10： CAE在研发中具体应用流程图
一个CAE计算项目流程主要分为三大模块：前处理，求解，后处理。
这三个模块涉及到的具体工作如下图：
图11：一个计算项目涉及到的具体流程
由图11看出，一个计算项目，大部分工作都在前处理的模型工作中，一个CAE 工程师首先必须做三维建模工作，建模具体流程字面描述不容易说清楚，特做了一个简单建模案例动画示意：自上而下建模.avi；另再举一个简单平面静力分析案例动画示意：平面问题静力分析.avi。
CAE工作主要应用专业分析软件有FELAC，此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。