CAE基础培训(最全)

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Hypermesh介绍 Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，是世界领 先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、 开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的 各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、 灵活性和友好的用户界面。 Hypermesh最著名的特 点是它所具有的强大的有限元网格划分前处理功能.
热、固耦合分析
耦合分析主要涉及: 零部件在复杂环境(温度、外力等综合条件)的 结果性能
求解软件主要包括: ABAQUS，ANSYS等
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成型分析
成型分析主要涉及: 注塑成型分析，冲压成型分析，铸造成型分 析等等。
软件主要包括: Moldflow, Dynaform, MAGMA
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4.CAE分析工作的要求
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运动及动力学
运动及动力学分析主要涉及: 运动件的干涉校核和动力学分析， 悬架或底盘系统的操作稳定性等
求解软件主要包括: ADAMS， Recydn，CATIA，UG
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结构及疲劳
结构疲劳分析主要涉及: 零部件的刚度、强度、模态、疲劳耐久 等。
求解软件主要包括: Nastran, ABAQUS, Hyperworks , Fe-safe, . Fatigue等，也即隐式算法（低速）。
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ABAQUS介绍 ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件， 其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂 的非线性问题。 ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟 任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型 库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、 橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩 超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通 用的模拟工具， ABAQUS 除了能解决大量结构（应 力 / 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问 题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分 析、岩土力学分析（流体渗透 / 应力耦合分析）及压 电介质分析
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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
“Engineering is the art of being approximately right
rather than exactly wrong”
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引自 英国皇家工程院院士，英国机械工程师协会
CAE角色及总结
CAE
数值计算
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工程经验
试验修正
CAE角色及总结
指引方向
化验分析
识别问题
开具处方
CAE工作并不一定要拥有大量的专业知识才能够开展， 但工作能力的提高与专业知识的掌握程度是息息相 关的。
一个合格的有限元分析工程师应具备三方面的技能和 经验
① 理论基础，包括力学理论和有限元理论
②必要的程序使用经验，对常用商业有限元分析程序 能熟练应用
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CAE角色及总结
CAE是算 命的？？？
“工程是一种近似对 而不是完全错的艺术”
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NVH
NVH分析主要涉及: 整车或零部件的振动、噪声等 求解软件主要包括: Nastran, Sysnoise, Actran等
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流场分析
流场分析主要涉及: 整车的外流场(风阻)、空调的除霜风道、乘客 舱流场及温度场、散热器、冷凝器、风扇热交换零件的流场、整 车密封性等。
. CFD软件主要包括: Fluent, CFX, STAR-CD等，也即计算流体力学。
什么是CAE？
1.CAE(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，主要是以有限元法、有限差分法、 有限体积以及无网格法为数学基础发展起 来的一个软件行业。在国内有限元法应用最为广泛。 2.与CAD(Design)， CAM(Manufacture)对应
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应用领域： 电子、造船、建筑、航空、航天、机械、汽 车等领域
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CAE软件的分类: 1.针对特定类型的工程或产品所开发的用于产品性能 分析、预测和优化的软件，称之为专用CAE软件.总共 分为10类：计算流体、建筑结构类、钢结构类、多体 动力学类、结构优化类、转子动力学类、声场类、电 磁场类、铸造类、前后处理类。如：Moldflow（模 流分析）、 AutoForm（钣金冲压）、procast（铸造 模拟）、Hypermesh（划分网格）、hyperview（后 处理） 2.可以对多种类型的工程和产品的物理、力学性能进 行分析、模拟和预测、评价和优化，以实现产品技术 创新的软件，称之为通用CAE软件。如abaqus、 ansys、i-deas、LS-dyna、Nastran。
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ANSYS介绍
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元 分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机 辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计 （CAD，computer Aided design）软件接口，实现数 据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS, AutoCAD等。是融结构、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。在核工 业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、 汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物 医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛 的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成 为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比 中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用 ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
CAE 基础培训
汇报人：任城堡
2017年5月16日
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培训内容
1. CAE介绍 1.1 CAE 概念 1.2 CAE 核心思想 1.3 CAE 功能作用 1.4 CAE应用领域 1.5 CAE软件分类：hypermesh、ABAQUS、
ANSYS介绍 2.有限元分析介绍 2.1 有限元分析的基本概念 2.2 有限元分析流程 . 2.3 分析类型介绍
碰撞
碰撞分析主要涉及: 整车的正碰、侧碰、尾碰、偏置碰、翻转、 行人保护等。
求解软件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即显式算法（高速）。
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冲击或跌落
冲击或跌落分析主要涉及: 零部件或系统的冲击或跌落等。 求解软件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即显式算法（高速）。
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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。
报告
背景 模型 云图 曲线 建议
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分析类型介绍
1.结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解 惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。 2.结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影 响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以 及它对阻尼和惯性的影响。结构动力学分析类型包括：瞬态动 力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 3.结构非线性分析 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。非 线性包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 4.动力学分析 当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结 构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变 和变形。 5.热分析、6.电磁场分析、7.流体动力学分析、8.声场分析。
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Q&A
Thank you very much!
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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
结构 尺寸 连接 材料