计算机辅助工程(CAE)的发展及应用

浅谈计算机辅助工程(CAE)的发展及应用

摘要计算机辅助工程,即cae(computer aided engineering),

是一个涉及面广、集多学科与工程技术于一体的综合性、知识密集型技术。在产品开发阶段,企业应用cae能有效地对零件和产品进行仿真检测,确定产品和零件的相关技术参数,发现产品缺陷、优化产品设计,并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因,分析质量因素等。目前,cae主要应用于汽车、航空、电子、土木工程、通用机械、兵器、核能、石油和化工等行业。本文主要阐述了计算机辅助工程的发展过程,介绍了计算机辅助工程软件的分类和应用现状,并着重对有限元软件abaqus的应用架构进行了详细介绍。

关键词计算机辅助工程;有限元;abaqus

中图分类号tb237 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)25-0232-02

1 cae技术发展概述

cae是以有限元法、有限差分法及有限体积法为数学基础发展起来的。其中有限元分析在cae中运用最广,基于有限元技术的cae

软件,在数量及应用范围上都处于主要地位。有限单元法的基本思想是将物体离散成有限个简单单元的组合,用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体,从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后,通过对其中各个单元进行单元分析,最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加,解

计算机辅助工程题目(考试用).

计算机辅助工程题目 CAD部分 下列经典视图中哪一个不属于平行投影视图：( B ) A. B. C. D. 样条(Spline)曲线特征控制点的数量必须大于或等于样条的次数（Degree值）( False) 构造实体几何法（CSG）包含两部分内容：第一是基本体素的定义与描述；第二是体素之间的集合运算。 扫描法实体造型需要两个要素：第一是被移动的形体(基体)或截面(Section) ；第二是移动该形体的轨迹(路径)(Guide)。 自下向上的设计(Bottom-Up Modeling)装配方法与产品的实际装配过程类似，即事先创建好所有的零件模型，然后把创建好的零件装配成部件，再把零部件装配成完整的产品。 CAE、CAPP部分 下列哪项工作不属于有限元分析的前处理内容（C ） A. 生成几何实体模型 B. 施加边界条件 C. 生成应力等值线图 D. 生成网格单元 下列哪项工作不属于有限元分析的后处理内容（B） A. 生成各阶振型图 B. 施加载荷 C. 生成应力彩色云图 D. 应变过程仿真 优化设计要解决的关键问题主要有两个：一是建立优化设计数学模型，即确定优化设计问题的目标函数、约束条件和设计变量；二是选择适宜的优化方法。 派生式CAPP是建立在成组技术的基础上，利用客观存在的零件结构和工艺特征的相似性，由计算机辅助设计工艺规程。 CAPP 专家系统是由工艺知识库和工艺决策推理机两部分组成。

CAM部分 UG NX4.0 部分 在NX的用户界面里，哪个区域提示你下一步该做什么？（ B ） A Information Window B Cue Line C Status Line D Part Navigator 下列图形中哪一项不能作为轮廓在UG中用Extruded 命令进行拉伸（ D ） A. B. C. D. 在UG NX4.0中用基本曲线(Basic Curve)的Fillet 命令中的“2 Curve Fillet”命令对下图左图倒圆角，要得到右图，在操作工程中，鼠标的选择顺序是（ B ）。 A. A→B→D B. A→D→B C. D→A→B D. A→D→C 在UG NX4.0的特征建模(Feature Modeling)中，下列设计特征(Design Feature)的建立哪一项特征必须要定义水平参考(Horizontal Reference )。( B ) A. Extruded B. Slot 孔 C. Block D. Hole

计算机辅助工程

一．结合产品周期，论述了计算机辅助工程的概念及其包含的主要内容，并论述了集成制造系统的组成。 一般产品的生产周期包括(1)产品设计阶段(2)产品制造阶段(3)市场销售阶段，三个环节。不仅好的产品会受到市场的认可，同样市场的需求对产品有反作用，它催生着新的产品。产品的一般生产过程下所示： 了解到产品的周期后我们再来了解一下什么是计算机辅助工程。计算机辅助工程(CAE)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合,而形成一种综合性、知识密集型信息产品。CAE的核心技术是有限元理论和数字计算方法。经过几十年的发展,CAE软件分析的对象逐渐由线性系统发展到非线性系统,由单一的物理场发展到多场耦合系统,并在航空、航天、机械、建筑、土木工程、爆破等领域获得了成功的应用。并随着计算机技术、CAD技术、CAPP技术、CAM技术、PDM技术和ERP技术的发展, CAE技术逐渐与它们相互渗透,向多种信息技术的集成方向发展。计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)是一个很广的概念,从字面上讲它可以包括工程和制造业信息化的所有方面,但是传统的CAE主要是指用计算机对工程和产品的运行性能与安全可靠性分析,对其未来的状态和运行状态进行模拟、及早地发现设计计算中的缺陷,并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。准确地说,CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真,具体包括工程数值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动/动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能;结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上,使产品、工艺过程的性能最优;结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行,可靠性如何以及使用寿命为多少;运动/动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿真和动力学仿真。从过程化、实用化技术发展的角度看,CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。它在现代生产领域，特别是生产制造业中的应用，主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机集成制造系统等方面发挥着很重要的作用。 计算机集成制造系统简称CIMS，又称计算机综合制造系统，在这个系统中，集成化的全局效应更为明显。在产品生命周期中，各项作业都已有了其相应的计算机辅助系统，如计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助质量控制(CAQ)等。计算机集成制造系统将上述计算机的功能集合于一体实现从设计到制造的一体化辅助制造过程。

计算机辅助工程项目管理

土建专业 计算机辅助工程项目管理 课程设计 计算机辅助工程项目管理课程设计 一、学习目的 1、通过本课程设计，使学生初步掌握单位工程施工项目管理实施规划的编制方法和步骤。 2、熟悉施工项目管理部门的组织结构设计、人员组成及主要工作职责；熟悉单位工程施工网络图进度计划的编制与分析；熟悉单位工程施工平面图的设计；熟悉 单位工程施工方案及各项计划与控制措施的制定与落实。 3、熟悉使用计算机管理软件(Project2003 等)编写管理实施规划的流程。即： （1）定义项目的信息（包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历时间等）； （2）对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。 （3）对所有子任务（不包括摘要任务）填写每个子任务的估计工期。 （4）设定任务的链接关系。 （5）建立资源表。 （6）给项目的各项任务分配资源。 （7）对项目计划的调整与优化。 4、培养学生综合运用所学知识进行具体的工程项目管理，并学会综合运用信息技术手段。 二、设计内容及要求 结合具体的工程实例，编写一套适合信息化管理的、较为详尽的工程项目管理 实施规划方案。主要内容包括： 1、工程项目概况； 2、施工项目管理部门组织机构的设置、设计的原则及根据； 3、选择施工方案及施工方法； 4、工程施工网络进度计划的编制和说明，以及必要的简图和表格等； 5、工程施工资源供应计划和成本规划； 6、工程施工准备工作计划和施工平面图； 7、保证工程质量、安全的技术组织措施； 8、项目风险管理；

9、信息管理； 10、技术经济指标分析等等。 三、设计指导及案例 （一）工程项目管理分为 5 个阶段： 1. 项目启动阶段，包括：收集数据、识别需求、建立目标、进行可行性研究、 确定利益相关者、评价风险等级、制定策略、确定项目小组、估计所需资源等。 2. 项目计划阶段，包括：任命关键人员，制定项目计划（包括产品技术参数、 质量标准、资源、预算、现金流、进度表、WBS 等），以及评估项目风险。 3. 项目执行阶段，包括：实施项目计划、报告项目进度、进行信息交流、激励小组成员，以及采购产品和服务等。 4. 项目控制阶段，主要对项目范围、项目进度、项目成本以及项目质量进行监 控和调整，以求平衡。 5. 项目收尾阶段，主要包括：交付项目产品、评价项目表现、项目文件归档及 总结项目经验教训等。 （二）建筑工程项目管理的工作内容主要包括： 1、项目管理的编制项目管理规划大纲和项目管理实施规划； 2、项目进度控制、项目质量控制、项目安全控制； 3、项目成本控制、项目人力资源管理、项目材料管理； 4、项目机械设备管理、项目技术管理、项目资金管理； 5、项目合同管理、项目信息管理、项目现场管理； 6、项目组织协调、项目竣工验收； 7、项目考核评价、项目回访保修。 （三）建筑工程项目管理的程序 编制项目管理规划大纲，编制投标书并进行投标，签订施工合同，确定项目经 理，组建项目经理部，签订项目管理目标责任书，编制项目管理实施规划，开工前 的准备，按项目管理实施规划进行管理，进行竣工结算、清理各种债权债务、移交 资料和工程，进行经济分析，做出项目管理总结报告并送企业管理层有关职能部门， 企业管理层组织考核委员会对项目管理工作进行考核评价，项目经理部解体，进行 项目回访保修。 （四）用Project2003 编写项目计划的流程 1、定义项目的信息：包括项目开始时间、项目文件名称、摘要信息、项目日历 时间等，这一步可以通过“项目向导”完成。Project2003 的项目向导用户界面非常友好，可以引导用户一步一步的完成以上信息的设置。 2、对项目进行WBS 分解，采用大纲与分级结构列出项目的所有子任务。这个 过程应该是逐步细化的过程，最先列出摘要任务或者是里程碑式的任务，然后对每 一个摘要任务分别进行分解，列出子任务，任务分解的程度以自己管理的要求为准。

计算机辅助工程大作业

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。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形式简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 CAE从20世纪60年代初开始在工程上应用到今天，已经历了40多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE 系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAPP/CAM/CAE）的重要环节。 CAE系统的核心思想是结构的离散化，就是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用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。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此 过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应用、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图，通常称此过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置（整机）乃至生产线、工厂的运动或运行状态，在CAE的应用过程中，前、后置处理是最重要的工作。 计算机辅助工程（CAE）是一种迅速发展的信息技术，是实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的最重要工具和手段。CAE的理论基础起源于20世纪40年代，自1943年数学家Courant第一次尝试用定义在三角形区域上的分片连续函

CAE分析

汽车CAE工程分析 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计，大大减少了这些费用高、周期长的试验次数；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加

计算机辅助工程CAE

计算机辅助工程CAE---------2012.11.10 1.1、举例说明工程实际中计算机辅助工程的问题。P3 答：借助CAE技术，一家英国的汽车业咨询公司TWR短时间内(15周)完成一个紧凑型家庭轿车全尺寸模型的设计、验证和制造。通过使用非线性仿真软件MS C.Dytran和MSC.Ma r c重现世贸大楼倒塌全过程，美国政府的研究人员们找到了为科么世贸大楼在仅仅一个小时之内就坍塌了的原因。 1.3、传统的工程分析和计算机辅助工程分析的异同点? 答：（1）共同点：所遵循的步骤和摸型完全一致；（2）不同点：计算机辅助的工程分析部分由计算机全自动的来处理，另外一部分则由工程师和计算机互相协调来进行；传统工程分析则完全由工程师自己完成。 1.5、传统的机械产品或工程设计与现代机械产品或工程设计的异同点。P3 答：(1]共同点：保证性能指标；保证可靠性、使用寿命；最大限度降低成木。（2）不同点：①依据理论: 传统的机械产品依据材料力学、理论力学、弹性力学公式；现代机械产品借助于计算机和CAE(Computea} Aided Engineering软件。②传统的机械产品进行简化，计算精度较低，为保证设备的安全可靠运行，加大安全系数，导致结构尺寸过大，浪费材料，造成结构性能地降低；现代机械产品高速、高效、高精度、低成木、节省能源和高性能。③传统的机械产品采用串联设计：设计，制造或施上，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进设计，反复循环；现代机械产品采用并行设计:借助于计算机和CAE软件进行，设计，分析计算，仿真，改进设计，设计阶段性能测试和评价，直至满足设计要求，加工制造，物理样机或工程结构，性能测试和评价，改进。④传统的机械产品研发周期长，费用高，性能很难保证；现代机械产品研发周期短，费用相对较低，性能容易保证。 1.7、简述CAE软件的结构与功能。P5 答：（1）现行CAE软件的基木结构包含以下模块：前处理模块，有限元分析模块，后处理模块，用户界面模块、数据管理系统与数据库、专家系统、知识库。(2) C A E的作用： 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”作用在很大程度上代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木； 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。 2.1、简述材料力学研究工程问题的范畴和方法。 答：材料力学主要研究杆梁柱在载荷作用下的应力应变位移等，只限于简单的载荷和一般载荷。 方法：理论分析法：对实际问题进行合理抽象和转化，建立力学数学模型，并进行理论分析，给出问题的答案；试验方法：用实验直接解决工程问题，验证理论分析的正确性，确保理论分析的参数。 3.1、有限元的基本思想和基本概念是什么? P18-24 答：有限元的基本思想：把作为对象的物体分割成小部分并输入边界条件把各个小部分的结构特征用公式近似，把这些小的部分组合起来就可得到力的平衡，以结果求的单元内部的应力应变位移等。物理有限元FEM 的基本思想是：一分一合，化整为零，积零为整把复杂的问题看成由有限个单元组成的整体。概念1：有限元是将实体单元结构划分成网格单元，网格间相互联系的点称为结点，网格与网格的交界线称为边界，节点数与单元数都是有限的。(概念2):物理解释的基本概念是分离或离散一个复杂的机械系统成为更加简单的互不连接的称做为有限元或简称单元的部件。单元的机械响应由有限个节点自由度位移表示，这些节点由度位移表示为未知函数的值。单元响应由数学和实验的形成的代数方程定义，原系统的响应认为是由连接或组装所有单元形成的离散模型的近似值。 3.3物理FEM分析的基本步骤是什么？P23 答：（1）结构的离散化。（2）单元特性分析： ①选择位移模式；②分析单元的力学特性，建立单元刚度方程；③计算单元等效节点力。（3）单元集成。（4）求解方程，得出节点位移。（5）由单元节点位移计算单元应变和应力。

计算机辅助工程分析

计算机辅助工程分析 学习目标： 了解工程分析在设计/制造中的重要性；学习和理解有限元法的基本概念和步骤；学习优化设计的概念和常用优化设计方法；学习仿真的概念，了解计算机仿真的一般过程。为使用计算机辅助工程分析（CAE）软件进行工程分析奠定基础。 学习内容： 学习重点：有限元法。 学习难点：优化设计方法。 学习建议： 复习前序课程学过的力学知识，掌握有限元分析的理论基础； 创造条件，通过练习商品化CAE软件（例如：Ideas）、优化设计以及仿真等功能，进一步理解相关知识点，掌握几种工程分析方法解决问题的思路和步骤。 计算机辅助工程分析 概述 近三十年来，由于计算机的应用及测试手段的不断完善，机械设计已由静态、线性分析向动态非线性过渡；由经验类比向最优设计过渡；由人工计算向自动计算，由近似计算向精确计算过渡。正是在这种情况下，将计算机引入工程分析领域，是机械设计中的一场巨大变革。 计算机辅助工程分析的关键 是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析；按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案。 计算机辅助工程分析通常包括: 有限元法

优化设计 仿真技术 有限元法 有限元法不仅是结构分析中必不可少的工具，而且广泛应用于磁场强度，热传导，非线性材料的塑性蠕变分析等领域。 有限元方法的基本思想 弹性力学基本知识 简例及基本解法与步骤归纳 有限元的前置处理和后置处理 有限元法的基本思想 概念 先把一个原来是连续的物体剖分成有限个单元，且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件来进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，再综合求解。由于单元的个数有限，节点的数目也有限，所以这种方法称为有限元法。 有限元法解决问题的途径 力学分析方法可分为解析法和数值法，前者只能应用于求解简单问题，复杂的结构问题只能应用数值法求出问题的近似解。 有限元法解决问题是物理模型的近似，而数学上不做近似处理。其概念清晰，通用性与灵活性兼备，能灵活妥善处理各种复杂情况。 单元类型 采用有限元法对结构进行分析计算时，依据分析对象不同，采用的单元类型也不同。 弹性力学的基本知识(一) 弹性力学中常用物理量弹性力学基本方程虚功方程

教学大纲—计算机辅助工程分析

《计算机辅助工程分析》课程教学大纲 一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表） 课程性质：计算机辅助工程分析课程是针对机械工程各专业的本科专业的选修课程，它为工程设计与分析提供必要的基础。 教学目标：通过本课程的学习，使学生了解CAE与有限元法的基本原理、基本方法及在工程问题中的初步应用。本课程主要学习CAE及有限元法的基本原理、学习计算机辅助工程分析的典型软件Ansys的基本操作技能；通过学习结构静力学与结构动力学的仿真分析方法，掌握计算机辅助工程分析的基本方法及Ansys软件在工程问题中的初步应用。 二、课程教学方法设计及对毕业要求的达成贡献 本课程的特点是实践性极强，理论教学是正确掌握CAE软件的基础。因此课程教学以上机练习、理论课讲授为主，结合自学、课外作业等共同实施。

三、课程教学内容及学时分配1．理论教学安排

四、考核方式及成绩评定方式 （a）综合计分方法 15%，综合作业15%，期终考试70%，总计100%。 （b）评分标准 （b.1）平时作业及综合作业情况 课内测试主要是看概念及操作熟练程度。按照每次测试的答案或要求，按百分制评分，总评后折算成相应分数。 （b.5）期终考试 按照期终考试的标准答案或要求，按百分制评分，总评后折算成50分。 （b.6）成绩汇总示例

五、教材及参考书目 自编。 参考书： [1] 胡国良，任继文. 有限元分析入门与提高. 国防工业出版社, 2014年。 [2] 曾攀，有限元基础教程，高等教育出版社，2009年。 执笔者：刘红 课程教学团队成员：金伟娅、刘红、张征、李志鑫、李日兵 审核者：李志鑫

计算机辅助工程分析

日期：2016年11月20日 计算机辅助工程分析 摘要：计算机辅助工程，即CAE（Computer Aided Engineering），是一个涉及面广、集多学科与工程技术于一体的综合性、知识密集型技术。在产品开发阶段，企业应用CAE能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。目前，CAE 主要应用于汽车、航空、电子、土木工程、通用机械、兵器、核能、石油和化工等行业。 关键词: CAE有限元前处理后处理 1、计算机辅助工程 1.1 CAE的由来 CAE（Computer Aided Engineering）英文翻译是计算机辅助工程，泛指包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动。传统的CAE主要是指工程设计中的分析计算和分析仿真，其核心是基于计算力学的有限元分析技术。制造工程协会SAE （Society of Manufacturing Engineering）将计算机辅助工程（CAE）作为CIM （Computer Integrated Manufacturing）技术构成进行如下定义：分析设计和进行运行仿真，以决定它的性能特征和对设计规则的遵循程度。 CAE技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术，CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合，而形成一种综合性、知识密集型信息产品。在近20年来市场需求的推动下，CAE技术有了长足的发展，它作为一项跨学科的数值模拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。21 世纪，是信息时代，随着计算机技术向更高速和更小型化的发展，分析软件的不断开发和完善以及网络通讯的普及，CAE

《计算机辅助工程软件(UG)》试卷10-2答

《计算机辅助工程软件（UG）》试卷2010-2 一、填空题（每题1分，共20分） 1、CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等。P2 A2 2、狭义CAM通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。P3 A2 3、参数化建模技术和变量化建模技术的共同特点为基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改。P39 B1 4、根据投影中心与投影平面之间距离的不同，投影变换分为平行投影和中心（透视）投影。P25 A2 5、实体建模中基本实体的生成方法有体素法和扫描法，其中体素法是用CAD软件内部构造的基本体素，通过集合运算生成几何实体的建模方法。P36 A2 6、CAD/CAM系统自动编程的基本步骤为几何建模、加工工艺分析、刀具轨迹生成、刀位验证及刀具轨迹的编辑、后置处理以及数控程序的输出。P53 A1 7、数控加工的几何仿真可分为两种：一种是基于刀位轨迹的数控加工过程仿真，即刀位轨迹仿真；另一种是基于数控程序的数控加工过程仿真，即加工过程动态仿真。P63 A1 8、数控编程是CAD/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，目前正向集成化、智能化和可视化方向发展。P52 A1 9、UG NX的通用工具包括点构造器、矢量构造器、类选择器和平面工具等。91 A2 10、UG NX软件的视图布局是按用户定义的方式排列在图形显示区的视图的集合，可以允许用户在图形显示区排列多达9个视图。P84 C2 11、在应用UG NX软件实际操作时，应按照企业CAD/CAM标准层设置进行操作，通常约定，1～20为实体层，41～60层为曲线层，……P83 C2 12、草图的应用主要有两方面：用来定义截面形状，反映实体轮廓的投影关系；用来定义扫描路径，形成参数化的轨迹线。P112 B3 13、在UG NX中对工程图进行尺寸标注时，应用图标可以创建具有相同尺寸基线的垂直标注尺寸。P207 C3 14、UG NX软件的工程制图模块根据已有的三维模型生成投影视图，再进行相关的标注。P195 B2 15、在UG NX的成型特征中，键槽特征的截面类型包括矩形槽、球形槽、U型槽、T型槽和燕尾槽等。P145 A2 16、在UG NX中进行装配建模常采用自底向上和自顶向下的装配方法，其中自底向上装配方法有两种添加组件到装配的方式，即绝对定位方式和关联方式。P176 B2 17、装配建模中，爆炸视图可以基于组件的关联条件、沿表面的正交方向自动爆炸组件。P187 B2 18、平面铣常应用于平面轮廓、平面区域等的加工，其特点为：刀轴固定，底面是平面，各侧壁垂直底面。P224 A2 19、在UG NX的CAM模块中，操作导航器有四种视图，分别为程序（顺序）视图、刀具视图、几何体视图和加工方法视图。P221 A2 20、在“加工环境”对话框上部的CAM进程配置列表中选定一种加工环境以后，该对话框下部的CAM设置列表就显示出此加工环境中的所有操作模板类型。P223 A3

计算机辅助工程分析介绍

Loyalty Fair Opening Win-win 计算机辅助工程分析介绍 一：计算机辅助工程的概念 CAE 就是指计算机辅助工程 (Computer Aided Engineering ) ，是指设计人员在工程产品生产以前借助计算机对其设计方案进行精确的试验、分析和论证。 作为一项跨学科的数值模拟分析技术，它是有限元、有限体积以及有限差分等方法与计算机技术结合的产物。 随着计算机技术的高速发展，CAE技术越来越受到科技界和工程界的重视。 因此，计算机辅助工程分析是机械产品设计过程中的一个重要环节，运用计算机辅助工程分析可以对产品进行动静态分析、过程模拟及优化设计。通过分析可以及早发现产品设计中的缺陷，减少设计的盲目性，使产品设计由经验设计向优化设计转变，从而提高产品的竞争力。 二：有限元分析 有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是求解工程实际问题的一种有力的数值计算工具，是20 世纪60 年代以来发展起来的新的数值计算方法。 随着计算机技术的发展，有限元法在各个工程领域中不断得到深入应用，现已遍及宇航工业、核工业、机电、化工、建筑、海洋等工业，是机械产品动、静、热特性分析的重要手段。

Loyalty Fair Opening Win-win 基本思路：将一个形状复杂的连续体的求解区域分解成有限个单元组成的等效组合体，通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量( 应力、位移、压力和温度等 )问题简化为求解有限个单元节点上的场变量值。 优点： 求解的基本方程是一个代数方程组，而不是描述真实连续体场变量的微分方程组，从而大大降低了求解的难度。但求解的精度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 利用有限元这一先进的技术，在设计阶段就可以预测产品的性能，减少许多原型制造及测试实验工作，这样即可以缩短产品设计周期、节省实验费用，又可以优化产品的设计，避免了产品的大储备设计及不足设计。

概述计算机辅助工程分析(CAE)

计算机辅助工程分析（CAE） 摘要：计算机辅助工程，即CAE（Computer Aided Engineering），是一个涉及面广、集多学科与工程技术于一体的综合性、知识密集型技术。在产品开发阶段，企业应用CAE 能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开发成本。在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。目前，CAE 主要应用于汽车、航空、电子、土木工程、通用机械、兵器、核能、石油和化工等行业。本文主要阐述了计算机辅助工程的发展过程，介绍了计算机辅助工程软件的分类和应用现状，并着重对有限元分析进行了详细介绍。 CAE技术概况: CAE 是以有限元法、有限差分法及有限体积法为数学基础发展起来的。其中有限元分析在CAE 中运用最广，基于有限元技术的CAE 软件，在数量及应用范围上都处于主要地位。有限单元法的基本思想是将物体离散成有限个简单单元的组合，用这些单元的集合来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题。物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最终得到对整个物体的分析结构。随着单元数目的增加，解的近似程度将不断增大和逼近真实情况。 CAE 技术发展大致可分为4 个阶段（与计算机硬件发展密切相关）：第一阶段是上世纪五六十年代，主要开发基本的结构分析程序，基于力法和简单的二维和三维位移有限元法；第二阶段是上世纪七十年代，主要开发通用有限元程序，如NASTRAN、ANSYS、MARC、SAP 等，也产生了混合元和杂交元理论，形成高效数值求解器，线性静力问题求解基本成熟；第三阶段是上世纪八十年代，主要完善及扩充通用有限元软件，产生了结构优化设计技术、前后置处理软件及计算机辅助设计系统，出现了断裂力学的奇异元技术、边界元技术、有限元与其他数值方法联合求解技术；第四阶段从上世纪九十年代中期至今，是微机、网络和仿真时代，一方面，计算结构技术软件适应新的计算机环境；另一方面，计算结构技术与其他学科的综合技术发展迅速，迎来

计算机辅助工程CAE技术及其应用

计算机辅助工程CAE技术及其应用 作者：南京工程学院徐毅孔凡新 摘要：阐述了计算机辅助工程(CAE)的概念；介绍了CAE的基本内容和应用状况，并对CAE的发展作了相应描述；简述了国内外的主流CAE软件。 关键词：计算机辅助工程；CAE；发展 引言 计算机辅助技术已经成为现代设计方法的主要手段和工具。计算机辅助工程分析方法和软件是关键的技术要素之一。 借助CAE技术，一家英国的汽车业咨询公司TWR短时间内(15周)完成一个紧凑型家庭轿车全尺寸模型的设计、验证和制造。通过使用非线性仿真软件MSC.Dytran和MSC.Marc 重现世贸大楼倒塌全过程，美国政府的研究人员们找到了为什么世贸大楼在仅仅一个小时之内就坍塌了的原因。 计算机辅助工程作为一项跨学科的数值模拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。许多大型的CAE分析软件已相当成熟并已商品化，计算机模拟分析不仅在科学研究中普遍采用，而且在工程上也已达到了实用化阶段。 事实证明，在设计过程中的早期引入CAE来指导设计决策，能解释因在下游发现问题时需重新设计而造成的时间和费用的浪费，设计人员能将主要精力投身如何优化设计，提高工程和产品品质，从而产生巨大的经济效益。 在现代设计流程中，CAE是创造价值的中心环节。事实上，CAE技术是企业实现创新设计的最主要的保障。企业要在激烈的市场竞争中立于不败之地，就必须不断保持产品的创新。 1CAE的基本概念 从广义上说，计算机辅助工程包括很多，从字面上讲，它可以包括工程和制造业信息化的所有方面，但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，对

其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷，并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。这里主要是指CAE软件。 CAE软件可以分为两类：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；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。 CAE软件的主体是有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)软件。 有限元方法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法。这种方法灵活性很大，只要改变单元的数目，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况无限接近的解。 基于有限元方法的CAE系统，其核心思想是结构的离散化。 根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。 采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应用、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为：CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。 2CAE基本结构与功能 2.1CAE分析的三个步骤 应用CAE软件对工程或产品进行性能分析和模拟时，一般要经历以下三个过程： 前处理：对工程或产品进行建模，建立合理的有限元分析模型。

计算机辅助工程软件复习题2017.3

计算机辅助工程软件（UG）复习题（2017） 考试题型： 一、单项选择题15分 二、多项选择题10分 三、填空题10分 四、名词解释15分 五、简答题30分 六、应用题20分 第一章CAD/CAM技术基础 一、单项选择题 1.NX是由西门子产品生命周期软件公司开发的软件，属于（A ）。 A. 功能集成型支撑软件 B.功能单一型支撑软件 C. 操作系统 D.应用软件 2.在常用的产品数据交换标准中，由美国国家标准协会公布的美国标准是（ A ）。 A. IGES B. STEP C. AutoCAD D. CAPP 二、填空题 3.一般认为，CAD系统应具有几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图等主要功能。 4.根据执行任务和处理对象的不同，CAD/CAM系统的软件可分为系统软件、和应 用软件3大类。 5.狭义CAM通常指，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿 真以及后置处理和NC代码生成等。 6.CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合的一项综合性应用技术，具有知识密 集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。 7.CAD/CAM集成技术的关键是CAD、CAPP、CAM、CAE各系统之间的信息自动交换与共享。 8.CAD/CAM技术的未来发展主要体现在集成化、网络化、智能化和标准化的实现上。 9.CAPP系统功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等。 10.CAD/CAM集成关键技术有特征技术、产品数据管理技术、产品数据交换技术和集成框架。 三、名词解释 11.知识工程P15L-4 12.CAD P2L -12 13.广义CAM P4L-6 14.支撑软件P10L5

《计算机辅助工程》课程论文

福州大学 《计算机辅助工程》课程论文 论文题目：基于solidworks 平台的压盘盖的三维 建模与分析 姓名：朱书德 学号： 021300140 专业：机械设计制造及其自动化 年级： 2013级 任课老师：卢宏群 成绩：

目录 1、引言--------------------------------------------------------------------------------2 2、solidworks简介------------------------------------------------------------------2 2.1全动感用户界面-----------------------------------------------------------4 2.2配置管理--------------------------------------------------------------------4 2.3协同工作--------------------------------------------------------------------4 2.4转配设计--------------------------------------------------------------------5 2.5工程图-----------------------------------------------------------------------5 3、基于solidworks平台的压盘盖的三维建模---------------------------------6 3.1压盘盖形状特征分析-------------------------------------------------------6 3.2压盘盖建模过程------------------------------------------------------------8 4、压盘盖的工程图----------------------------------------------------------------14 5、压盘盖的旋转动画-------------------------------------------------------------15 5.1操作过程------------------------------------------------------------------- 15 5.2动画截图------------------------------------------------------------------ -15 6、压盘盖 simulation分析-------------------------------------------------------15 6.1对压盘盖外部条件------------------------------------------------------- 15 6.2 simulation分析结果图------------------------------------------------ --16 7、结束语----------------------------------------------------------------------------17 7、参考文献-------------------------------------------------------------------------18 1.引言 SolidWorks 的设计思路十分清晰，设计理念容易理解，模型采用参数化驱动，用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程，生成三维零件和装配 体模型；再根据工程实际需要做出不同的二维视图和各种标注，完成零件工程 图和装配工程图。从几何体模型直至工程图的全部设计环节，实现全方位的实 时编辑修改，能够应对频繁的设计变更。适用于有一定 cad 基础的三维软件初 学者学习。 2.solidworks 简介 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，

计算机辅助工程软件自考复习题

计算机辅助工程软件（UG）复习题（2013-04） 考试题型： 一、单项选择题 10分 二、填空题 15分 三、名词解释 15分 四、简答题 30分 五、应用题 30分 一、单项选择题 1NX是由西门子产品生命周期软件公司开发的软件，属于（ A ）。A.功能集成型支撑软件2在常用的产品数据交换标准中，由美国国家标准协会公布的美国标准是（ A ）。 A. IGES 3、在图形变换中，将三维物体投射到某投影面上，生成二维平面图形的变换是（ C 投影变换 4、下列选项中不是 ．．参数化建模技术和变量化建模技术共同特点的是（ D. 全约束） 5、NX系统最多可以设置图层个数为（ B.256 ） 6、所有基准特征所建立在的层是（ D 61～80 ） 7、选择【文件】︱【新建】选项，将打开【文件新建】对话框，该对话框中包含4个选项 卡，下列( C 装配 )选项不属于 ．．．该对话框的选项卡。 8、NX 软件的CAD模块中包括零件建模应用模块，不属于 ．．．零件建模应用模块的是（ B.装配建模） 9、可以创造测量距离，长度或角度的特性的选项是（ A ）A 【分析】︱【距离】,【长度】,【角度】 10、能提供在三维空间指定点和创建点对象和位置的标准方法是（ C点构造器） 11、NX建模中的特征操作的倒角功能提供了3种倒角方式：对称偏置、非对称偏置和（C．偏置角度）。 12、有些设计特征（如腔体）需要使用水平参考来确定特征在实体上的放置的位置，水平参考定义的是特征的（ A. 长度方向） 13、NX中的键槽特征的截面类型有多种，下列选项中不是 ．．这些截面类型的是（ C .D型槽） 14、使用从边拔模 ．．．方式时，选择的所有参考边在任意处的切线与拔模方向间的夹角，此夹角和拔模角度之间的关系是(D以上都可以) 15、沿指定边缘，按可变半径对实体或片体进行倒圆，倒圆面通过指定的陡峭边缘，并与倒圆边缘邻接的一个面相切，此命令是设置变半径（ A边倒圆 ) 16、必须建立在圆面或圆锥面上的成型特征是（ D沟槽） 17、曲线编辑的倒圆角功能，下列选项中不是倒圆角功能的为（ D四曲线倒圆）。 18、扫掠是使用轮廓曲线沿空间路径扫描而成，其中扫掠路径称为引导线，最多为（C.3条）。 19、曲线编辑中的倒斜角功能使用简单倒斜角时，产生的两边偏置量构成的角度是（B. 45°） 20、曲面建模中，扫掠所用的引导线可以由多段曲线组成，连续性要求是（ A 一阶导数连续）