Введение
Использование программного обеспечения для инженерного проектирования и анализа
Компьютерное инженерное проектирование (CAE) – это общее использование технологий для поддержки задач, связанных с инженерным анализом. Любое применение технологий для решения или помощи в решении инженерных задач подпадает под это определение.
Обзор
Наряду с постоянным улучшением компьютерной графики и производительности, компьютерная поддержка помогает инженерам выполнять задачи, которые ранее были сложными и занимали много времени, посредством ввода данных и нажатия кнопки. Она включает в себя анализ методом конечных элементов (FEA), вычислительную гидродинамику (CFD), динамику многого тела (MBD), расчеты долговечности и оптимизацию. Она объединена с системами автоматизированного проектирования (CAD) и автоматизированного производства (CAM) под общим сокращением "CAx". Термин CAE использовался для описания применения компьютерных технологий в инженерии в более широком смысле, чем просто инженерный анализ. Именно в этом контексте этот термин был введен Джейсоном Лемоном, основателем SDRC, в конце 1970-х годов. Однако сегодня это определение чаще встречается под терминами CAx и PLM. Системы CAE рассматриваются как отдельные узлы в общей информационной сети, и каждый узел может взаимодействовать с другими узлами этой сети.
CAE в автомобильной промышленности
Инструменты CAE широко используются в автомобильной промышленности. Их применение позволило автопроизводителям сократить затраты и время на разработку продукции, одновременно повысив безопасность, комфорт и долговечность выпускаемых автомобилей. Прогностические возможности инструментов CAE достигли такого уровня, что значительная часть проверки конструкции выполняется с помощью компьютерного моделирования (диагностики), а не физического испытания прототипов. Надежность CAE зависит от корректности всех исходных предположений и требует выявления критически важных входных параметров (BJ). Несмотря на значительный прогресс в CAE и его широкое применение в инженерной сфере, физические испытания остаются необходимыми. Они используются для верификации и обновления моделей, точного определения нагрузок и граничных условий, а также для окончательного утверждения прототипа.
Будущее CAE в процессе разработки продукта
Несмотря на то, что CAE зарекомендовал себя как надежный инструмент для верификации, поиска и устранения неисправностей и анализа, сохраняется мнение, что достаточно точные результаты поступают слишком поздно в цикле проектирования, чтобы существенно влиять на процесс разработки. Эта проблема, вероятно, усугубится по мере роста сложности современных продуктов, включающих в себя интеллектуальные системы, что повышает потребность в многофакторном анализе, в том числе с учетом систем управления, а также использование новых легких материалов, с которыми инженеры часто недостаточно знакомы. Компании, разрабатывающие и производящие CAE-программное обеспечение, постоянно ищут инструменты и совершенствуют процессы, чтобы изменить эту ситуацию. В части программного обеспечения они стремятся разрабатывать более мощные решатели, эффективнее использовать вычислительные ресурсы и интегрировать инженерные знания в этапы предварительной обработки и постобработки. В части процессов они пытаются обеспечить лучшую согласованность между 3D CAE-моделированием, 1D системным моделированием и физическими испытаниями, что должно повысить реалистичность моделей и скорость расчетов. Компании, разрабатывающие и производящие CAE-программное обеспечение, стремятся к более тесной интеграции CAE в общую систему управления жизненным циклом продукции, чтобы связать этапы проектирования и эксплуатации продукта, что особенно важно для интеллектуальных продуктов. Этот усовершенствованный инженерный процесс также известен как предиктивная инженерная аналитика.