CAE基礎(chǔ)培訓(xùn)(最全)

1、整理課件CAE 基礎(chǔ)培訓(xùn)匯報(bào)人：任城堡2017年5月16日整理課件 1. CAE介紹介紹 1.1 CAE 概念概念 1.2 CAE 核心思想核心思想 1.3 CAE 功能作用功能作用 1.4 CAE應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 1.5 CAE軟件分類：軟件分類：hypermesh、ABAQUS、ANSYS介紹介紹 2.有限元分析介紹有限元分析介紹 2.1 有限元分析的基本概念有限元分析的基本概念 2.2 有限元分析流程有限元分析流程 2.3 分析類型介紹分析類型介紹 3.CAE分析在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用分析在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 3.1 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)及疲勞、碰撞、沖運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)及疲勞、碰撞、沖擊或跌落、擊

2、或跌落、NVH、流場(chǎng)分析、熱、流場(chǎng)分析、熱&固耦合分固耦合分析、成型分析。析、成型分析。 3.2 分析報(bào)告解讀分析報(bào)告解讀 4.CAE分析工作的要求分析工作的要求 5. CAE 角色及總結(jié)角色及總結(jié) Q&A培訓(xùn)內(nèi)容整理課件什么是CAE？ 1.CAE(Computer Aided Engineering）是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題的一種近似數(shù)值分析方法，主要是以有限元法、有限差分法、有限體積以及無(wú)網(wǎng)格法為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)軟件行業(yè)。在國(guó)內(nèi)有限元法應(yīng)用最為廣泛

3、。2.與CAD(Design)， CAM(Manufacture)對(duì)應(yīng)整理課件核心思想：CAE系統(tǒng)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，即將實(shí)際結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對(duì)離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來(lái)替代對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無(wú)法解決的復(fù)雜問題。整理課件功能作用：1.增加設(shè)計(jì)功能，借助計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，減少設(shè)計(jì)成本；2.縮短設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期；3. CAE分析起到的“虛擬樣機(jī)”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中資源消耗極大的“物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)”過程，虛擬樣機(jī)作用能預(yù)測(cè)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的可靠性

4、；4.采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)最佳方案，降低材料的消耗或成本；5.在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；6.模擬各種試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；7.進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。整理課件應(yīng)用領(lǐng)域：電子、造船、建筑、航空、航天、機(jī)械、汽車等領(lǐng)域 整理課件CAE軟件的分類:1.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.總共分為10類：計(jì)算流體、建筑結(jié)構(gòu)類、鋼結(jié)構(gòu)類、多體動(dòng)力學(xué)類、結(jié)構(gòu)優(yōu)化類、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)類、聲場(chǎng)類、電磁場(chǎng)類、鑄造類、前后處理類。如：Moldflow（模流分析）、 AutoForm（鈑金沖壓）、procast（鑄造模擬）、Hyp

5、ermesh（劃分網(wǎng)格）、hyperview（后處理）2.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。如abaqus、ansys、i-deas、LS-dyna、Nastran。整理課件Hypermesh介紹Hypermesh軟件是美國(guó)Altair公司的產(chǎn)品，是世界領(lǐng)先的、功能強(qiáng)大的CAE應(yīng)用軟件包，也是一個(gè)創(chuàng)新、開放的企業(yè)級(jí)CAE平臺(tái)，它集成了設(shè)計(jì)與分析所需的各種工具，具有無(wú)與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。 Hypermesh最著名的特點(diǎn)是它所具有的強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格劃分前處理功能.整理課件AB

6、AQUS介紹ABAQUS 是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個(gè)豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫(kù)。并擁有各種類型的材料模型庫(kù)，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析整理課件整理課件ANSYS介紹ANSYS軟件是

7、美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD，computer Aided design）軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Creo, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，在歷年的F

8、EA評(píng)比中都名列第一。目前，中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。整理課件整理課件有限元分析的基本概念：有限元分析（有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）的的基本概念是用較簡(jiǎn)單的問題代替復(fù)雜問題后再求解?；靖拍钍怯幂^簡(jiǎn)單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的( (較簡(jiǎn)單的）近較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件( (如結(jié)構(gòu)的如結(jié)構(gòu)的平衡條

9、件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡(jiǎn)單的問題所解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡(jiǎn)單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段因而成為行之有效的工程分析手段整理課件整理課件有限元分析流程明確分析問題的類型：1.研究對(duì)象分為：靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動(dòng)態(tài)分析。2.研究問題分為線性問題，非線性問題3.按物理場(chǎng)分：結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁、溫度場(chǎng)等整理課件前處理求解后

10、處理優(yōu)化報(bào)告幾何網(wǎng)格單元裝配材料約束模態(tài)剛度強(qiáng)度碰撞沖擊耦合位移應(yīng)力應(yīng)變能量振型結(jié)構(gòu)尺寸連接材料背景模型云圖曲線建議整理課件分析類型介紹1.結(jié)構(gòu)靜力分析用來(lái)求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。2.結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來(lái)求解隨時(shí)間變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的影響。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)間變化的力載荷以及它對(duì)阻尼和慣性的影響。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。3.結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。非線性包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。4.

11、動(dòng)力學(xué)分析當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。5.熱分析、6.電磁場(chǎng)分析、7.流體動(dòng)力學(xué)分析、8.聲場(chǎng)分析。整理課件運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué) 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析主要涉及運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析主要涉及: 運(yùn)動(dòng)件的干涉校核和動(dòng)力學(xué)分析，運(yùn)動(dòng)件的干涉校核和動(dòng)力學(xué)分析，懸架或底盤系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性等懸架或底盤系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性等 求解軟件主要包括求解軟件主要包括: ADAMS， Recydn，CATIA，UG整理課件結(jié)構(gòu)及疲勞 結(jié)構(gòu)疲勞分析主要涉及結(jié)構(gòu)疲勞分析主要涉及: 零部件的剛度、強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞耐久零部件的剛度、強(qiáng)度、模態(tài)、疲勞耐久等。等。

12、 求解軟件主要包括求解軟件主要包括: Nastran, ABAQUS, Hyperworks , Fe-safe, Fatigue等，也即隱式算法（低速）。等，也即隱式算法（低速）。整理課件碰撞 碰撞分析主要涉及碰撞分析主要涉及: 整車的正碰、側(cè)碰、尾碰、偏置碰、翻轉(zhuǎn)、整車的正碰、側(cè)碰、尾碰、偏置碰、翻轉(zhuǎn)、行人保護(hù)等。行人保護(hù)等。 求解軟件主要包括求解軟件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即顯式算法（高速）。等，也即顯式算法（高速）。整理課件沖擊或跌落 沖擊或跌落分析主要涉及沖擊或跌落分析主要涉及: 零部件或系統(tǒng)的沖擊或跌落等。零部件或系統(tǒng)的沖擊或跌落等。 求解軟件主要包括求解

13、軟件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即顯式算法（高速）。等，也即顯式算法（高速）。整理課件NVH NVH分析主要涉及分析主要涉及: 整車或零部件的振動(dòng)、噪聲等整車或零部件的振動(dòng)、噪聲等 求解軟件主要包括求解軟件主要包括: Nastran, Sysnoise, Actran等等整理課件流場(chǎng)分析 流場(chǎng)分析主要涉及流場(chǎng)分析主要涉及: 整車的外流場(chǎng)整車的外流場(chǎng)(風(fēng)阻風(fēng)阻)、空調(diào)的除霜風(fēng)道、乘客、空調(diào)的除霜風(fēng)道、乘客艙流場(chǎng)及溫度場(chǎng)、散熱器、冷凝器、風(fēng)扇熱交換零件的流場(chǎng)、整艙流場(chǎng)及溫度場(chǎng)、散熱器、冷凝器、風(fēng)扇熱交換零件的流場(chǎng)、整車密封性等。車密封性等。 CFD軟件主要包括軟件主要包括:

14、Fluent, CFX, STAR-CD等，也即計(jì)算流體力學(xué)。等，也即計(jì)算流體力學(xué)。整理課件熱、固耦合分析 耦合分析主要涉及耦合分析主要涉及: 零部件在復(fù)雜環(huán)境零部件在復(fù)雜環(huán)境(溫度、外力等綜合條件溫度、外力等綜合條件)的的結(jié)果性能結(jié)果性能 求解軟件主要包括求解軟件主要包括: ABAQUS，ANSYS等等整理課件成型分析 成型分析主要涉及成型分析主要涉及: 注塑成型分析，沖壓成型分析，鑄造成型分注塑成型分析，沖壓成型分析，鑄造成型分析等等。析等等。 軟件主要包括軟件主要包括: Moldflow, Dynaform, MAGMA整理課件4.CAE分析工作的要求分析工作的要求CAE工作并不一定要擁

15、有大量的專業(yè)知識(shí)才能夠開展，工作并不一定要擁有大量的專業(yè)知識(shí)才能夠開展，但工作能力的提高與專業(yè)知識(shí)的掌握程度是息息相但工作能力的提高與專業(yè)知識(shí)的掌握程度是息息相關(guān)的。關(guān)的。一個(gè)合格的有限元分析工程師應(yīng)具備三方面的技能和一個(gè)合格的有限元分析工程師應(yīng)具備三方面的技能和經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn) 理論基礎(chǔ)，包括力學(xué)理論和有限元理論理論基礎(chǔ)，包括力學(xué)理論和有限元理論必要的程序使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常用商業(yè)有限元分析程序必要的程序使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常用商業(yè)有限元分析程序能熟練應(yīng)用能熟練應(yīng)用工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同的工程問題能夠準(zhǔn)確做工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同的工程問題能夠準(zhǔn)確做出判斷并確定分析方案。出判斷并確定分析方案。整理課件CAE角色及總結(jié)CAE是算命的？“工程是一種工程是一種近似對(duì)近似對(duì) 而不是而不是完全