CAE分析软件到底是什么

2024-02-14 08:22:19 文档大全网 [ 字体：小中大 ] [ 阅读： ]

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CAE软件到底是什么?

源于：CAE学术网作者：许军才

CAD想必学过电脑的人都知道，但是CAE对大部分普通计算机使用者来说可能是比较陌生的概念。如果经常逛CAE学术网的朋友对它应该很了解，那么CAE到底是什么? CAE实际是英文 Computer aided engineering 的缩写，它的中文意思是计算机辅助工程。而使用任何CAE软件，程序上一般都可大致分成“前处理(pre-processing)”、“求解”、和“后处理(post-processing)”三个主要步骤。下面对这三个部分进行具体介绍一下：

前处理器主要的功能，是让设计者可以在使用者接口下，定义有限元分析模型的几何形态、负载、和边界条件。有限元分析基本的想法就是将一个连续体分割成许多份小单元，单元(element)是由许多节点(node)连接组成的，设计者给定节点和单元之后，也就定义了有限元模型的几何形态。有限元模型负载的形式最常见的是在节点上施加力，或者在单元边界上施加压力。有限元模型边界条件的设定，则是在仿真结构体和其周遭环境之间的关系，通常是以节点的自由度来表示，也就是说定义结构边界和环境有交互作用的节点，在某些方向是否完全被固定，还是可以自由移动或转动。

一般CAE软件的前处理器，常常和绘图或几何模型建构软件相结合，设计者在进行设计时，几何模型建构完成之后，许多CAE软件的前处理器提供了自动产生网格( Automatic mesh generation)的功能，设计者只要给定所希望产生网格的一些才（如网格密度），软件即能自动处理，自行定义节点和单元。

在前处理器中建构完成有限元分析模型之后，接下来的步骤便是要用求解器来求解。求解器中的动作，是先依据设计者定义的有限元模型（包括节点、单元、负载、和边界条件的定义），建立出模型的系统方程式，再对其求解。这个过程是相当耗费计算机运算时间的，有限元分析模型越复杂，包含的节点越多，所需要的计算机运算时间也就越长。

求解过程完毕之后，将得到有限元模型中每一个节点（或单元）的变形量和应力大小，直接输出的话可能是一大串难以理解的数字，因此CAE软件都有所谓后处理器( Post processor)，将运算过后得到的结果，以图形的方式输出。如图是弹簧受推力产生位移及变形后，经过有限元分析，由后处理输出之图形显示，其中各节点（或单元）的应力值，可以用不同的颜色显示在有限元模型上（通常以红色代表高应力区域，蓝色代表低应力区域），设计者可以很容易看出弹簧运动后应力分布状况。希望以上的介绍能对CAE初学者有些帮助，更好的了解和掌握CAE软件到底是什么。