CAE仿真一般流程

演講人：日期：CAE仿真一般流程目錄CONTENTSCAE仿真概述前期準(zhǔn)備工作前期準(zhǔn)備工作幾何模型建立與簡(jiǎn)化網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置求解器選擇與參數(shù)設(shè)置結(jié)果分析與后處理總結(jié)與展望01CAE仿真概述定義CAE仿真是一種基于計(jì)算機(jī)輔助工程的技術(shù)，通過(guò)數(shù)值分析和模擬實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)產(chǎn)品的性能、可靠性和安全性進(jìn)行評(píng)估。重要性CAE仿真可以減少物理原型實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，降低研發(fā)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，縮短產(chǎn)品上市周期。CAE仿真定義與重要性關(guān)聯(lián)性CAE與CAD密不可分，CAD提供幾何建模和工程設(shè)計(jì)支持，而CAE則利用CAD模型進(jìn)行仿真分析?；ハ啻龠M(jìn)CAD技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了CAE的廣泛應(yīng)用，而CAE的仿真結(jié)果又可以為CAD設(shè)計(jì)提供反饋和優(yōu)化建議。CAE與CAD關(guān)系探討在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，就通過(guò)CAE仿真來(lái)評(píng)估和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，以指導(dǎo)產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的概念可以更早地發(fā)現(xiàn)和解決潛在問(wèn)題，降低后期更改設(shè)計(jì)的成本，提高產(chǎn)品的可靠性和安全性。仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念引入02前期準(zhǔn)備工作根據(jù)CAD設(shè)計(jì)模型，進(jìn)行幾何清理、簡(jiǎn)化、修補(bǔ)等處理，以滿(mǎn)足仿真需求。幾何模型處理選擇合適的網(wǎng)格類(lèi)型和尺寸，對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，確保仿真精度和計(jì)算效率。網(wǎng)格劃分根據(jù)仿真目標(biāo)和材料性能參數(shù)，定義材料的彈性模量、泊松比、熱導(dǎo)率等屬性。材料屬性定義建立仿真模型010203仿真參數(shù)設(shè)置根據(jù)仿真目標(biāo)和實(shí)際情況，設(shè)置合理的物理參數(shù)、初始條件、載荷等。邊界條件確定根據(jù)仿真模型的實(shí)際情況，確定模型的邊界條件，如約束、接觸、熱傳導(dǎo)等。設(shè)定仿真參數(shù)與邊界條件仿真計(jì)算與結(jié)果分析結(jié)果分析對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行后處理，提取關(guān)鍵信息，如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等，進(jìn)行定量分析和可視化展示。仿真計(jì)算選擇合適的求解器進(jìn)行仿真計(jì)算，確保計(jì)算過(guò)程的穩(wěn)定性和收斂性。03幾何模型建立與簡(jiǎn)化幾何模型可以來(lái)自于CAD設(shè)計(jì)軟件，也可以通過(guò)掃描、拍照等方式獲取。幾何模型來(lái)源幾何模型通常采用IGES、STEP等格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便后續(xù)仿真流程使用。格式轉(zhuǎn)換幾何模型來(lái)源及格式轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化原則在盡可能保留關(guān)鍵特征的前提下，減少幾何模型的復(fù)雜度和計(jì)算量。簡(jiǎn)化方法模型簡(jiǎn)化原則和方法包括細(xì)節(jié)刪除、面片合并、特征提取等。0102注意事項(xiàng)簡(jiǎn)化過(guò)程中要注意保留關(guān)鍵特征，避免過(guò)度簡(jiǎn)化導(dǎo)致仿真結(jié)果失真。常見(jiàn)問(wèn)題解決方案針對(duì)模型簡(jiǎn)化過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如幾何失真、特征丟失等，采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施或調(diào)整簡(jiǎn)化方法。注意事項(xiàng)及常見(jiàn)問(wèn)題解決方案04網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置根據(jù)物理場(chǎng)和求解精度的要求，選擇合適的網(wǎng)格尺寸和類(lèi)型，以保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。仿真精度驅(qū)動(dòng)采用自動(dòng)網(wǎng)格劃分和局部加密技術(shù)，提高網(wǎng)格質(zhì)量和仿真效率。網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)通過(guò)調(diào)整網(wǎng)格密度、形狀和尺寸，優(yōu)化仿真計(jì)算效率和精度。網(wǎng)格優(yōu)化策略網(wǎng)格劃分方法和技巧010203邊界條件類(lèi)型選擇根據(jù)實(shí)際物理場(chǎng)和仿真要求，選擇正確的邊界條件類(lèi)型，如力、熱、電等。邊界條件值確定根據(jù)物理場(chǎng)和實(shí)際情況，合理確定邊界條件的具體數(shù)值，以保證仿真結(jié)果的可靠性。邊界條件與仿真目標(biāo)的關(guān)系邊界條件的設(shè)置應(yīng)與仿真目標(biāo)相一致，以便準(zhǔn)確反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)。邊界條件設(shè)置原則網(wǎng)格質(zhì)量與邊界條件關(guān)系分析網(wǎng)格密度對(duì)邊界條件的影響網(wǎng)格密度越大，邊界條件對(duì)仿真結(jié)果的影響越小；反之，網(wǎng)格密度越小，邊界條件對(duì)仿真結(jié)果的影響越大。邊界條件對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的要求邊界條件越復(fù)雜，對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的要求越高；反之，邊界條件越簡(jiǎn)單，對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的要求越低。網(wǎng)格與邊界條件的協(xié)同作用合理的網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置可以相互補(bǔ)充，提高仿真精度和效率。05求解器選擇與參數(shù)設(shè)置常用求解器介紹及特點(diǎn)分析Abaqus適用于復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)題，具備強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)分析能力。ANSYS廣泛應(yīng)用于多物理場(chǎng)耦合分析，具有高效的求解速度和精度。LS-DYNA擅長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和沖擊問(wèn)題的仿真，在汽車(chē)碰撞等領(lǐng)域有顯著優(yōu)勢(shì)。COMSOLMultiphysics適用于多物理場(chǎng)耦合及復(fù)雜邊界條件的仿真分析。參數(shù)設(shè)置方法和技巧確定仿真目標(biāo)根據(jù)實(shí)際需求，明確仿真目標(biāo)和精度要求，以選擇合適的參數(shù)設(shè)置。網(wǎng)格劃分合理的網(wǎng)格劃分可以提高仿真精度，同時(shí)避免計(jì)算資源的浪費(fèi)。求解器參數(shù)根據(jù)求解器特點(diǎn)，設(shè)置合適的迭代次數(shù)、收斂準(zhǔn)則等參數(shù)。材料屬性準(zhǔn)確輸入材料的物理和力學(xué)參數(shù)，以保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)提高網(wǎng)格密度、優(yōu)化材料參數(shù)等方法，提高仿真精度。精度問(wèn)題采用高性能計(jì)算資源，或優(yōu)化仿真模型以減少計(jì)算量。計(jì)算資源不足01020304調(diào)整求解器參數(shù)、改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量，或嘗試使用不同的求解器。收斂問(wèn)題結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行合理解釋和驗(yàn)證。結(jié)果解釋困難求解過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題及解決方案06結(jié)果分析與后處理將仿真結(jié)果與理論計(jì)算、實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。仿真數(shù)據(jù)對(duì)比通過(guò)分析仿真數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)實(shí)際產(chǎn)品性能，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供指導(dǎo)。仿真數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析分析仿真結(jié)果對(duì)輸入?yún)?shù)的敏感性，確定關(guān)鍵參數(shù)及其影響規(guī)律。仿真數(shù)據(jù)敏感性分析結(jié)果數(shù)據(jù)解讀方法010203通過(guò)云圖展示仿真結(jié)果的空間分布情況，如應(yīng)力云圖、溫度云圖等。仿真結(jié)果云圖利用矢量圖展示仿真結(jié)果的矢量特性，如位移矢量、速度矢量等。仿真結(jié)果矢量圖通過(guò)動(dòng)畫(huà)展示仿真結(jié)果的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，便于直觀(guān)理解。仿真結(jié)果動(dòng)態(tài)展示結(jié)果可視化展示技巧仿真模型誤差由于算法本身的近似性、迭代誤差等原因?qū)е碌恼`差，可通過(guò)選擇高精度算法、增加迭代次數(shù)等方法進(jìn)行改進(jìn)。仿真算法誤差仿真參數(shù)誤差由于輸入?yún)?shù)不準(zhǔn)確、參數(shù)范圍設(shè)置不合理等原因?qū)е碌恼`差，可通過(guò)參數(shù)敏感性分析、參數(shù)優(yōu)化等方法進(jìn)行改進(jìn)。由于仿真模型簡(jiǎn)化、假設(shè)條件等原因?qū)е碌恼`差，可通過(guò)細(xì)化模型、增加假設(shè)條件等方法進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)果誤差來(lái)源分析及改進(jìn)措施07總結(jié)與展望01仿真準(zhǔn)備確定仿真目標(biāo)、選擇仿真工具、準(zhǔn)備仿真模型。CAE仿真流程回顧仿真建模根據(jù)CAD設(shè)計(jì)建立仿真模型，包括幾何建模、網(wǎng)格劃分、材料屬性定義等。仿真計(jì)算利用仿真軟件進(jìn)行計(jì)算，得到仿真結(jié)果。結(jié)果分析對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確定是否需要優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真報(bào)告整理仿真過(guò)程和結(jié)果，形成仿真報(bào)告，為后續(xù)工作提供參考。02030405仿真結(jié)果在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值降低成本通過(guò)仿真，可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，降低實(shí)際生產(chǎn)中的試錯(cuò)成本。提高效率仿真能夠快速評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，提高設(shè)計(jì)效率。改進(jìn)設(shè)計(jì)仿真結(jié)果可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)改進(jìn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。驗(yàn)證和優(yōu)化仿真規(guī)范通過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)際情況的對(duì)比，可以驗(yàn)證和優(yōu)化仿真規(guī)范，提高仿真精度。未來(lái)CAE仿真技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)仿真精度和效率提升隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和仿真算法的發(fā)展，仿真精度和效率將不斷提高。02040