摘要：本文主要介绍了cae系统的主要的功能，阐述了国内外计算机辅助工程的核心技术概况。分析了CAE核心技术在中国应用中存在的问题和未来可持续发展方向。
关键词：CAE系统；软件功能；发展方向
引言
在过去的20年中，CAE核心技术取得了飞速发展。在潜在的整体市场消费需求的积极推动下，计算机技术技术的飞速发展，可以大大提高相关学科和相关行业的研究成果。cae是一种学科的关键数值模拟环境，越来越受到科学界和工程建设界的重视。CAE技术的应用将越来越广泛，它将成为衡量整体水平的最重要指标，将大力推动计算机辅助工程科学知识研究成果的推广和工业化。
1 CAE系统的主要功能
产品的工厂生产过程可分为四个初始阶段：一般设计、详细的独特设计、预先产品准备和制造。cae是指在原型设计的早期阶段和详细的分析阶段的模拟分析计算。CAE系统所具有的主要功能：（1）基于几何关联模型的cae软件系统可以方便地计算出零件质量水平的各种参数。（2）在具有对其他机构进行综合分析的重要功能的CAE系统中，它还可以检查机构的运动是否符合假设，并且在运动的过程中是否存在冲突，即干预验证。（3）在数理建模的CAE软件系统的基础上，可以通过有限元法、边界元法和模态综合分析法，可以采用高强度深度分析、高频振动综合分析和热综合分析对一些设计产品进行分析。
2国外CAE技术概况
评估CAE技术标准的最重要标志之一是深度分析工具软件的独立开发和应用。迄今为止，一些发达国家在这方面已经达到了很高的整体水平。以软件的有限元分析为例，ABAQUS、ANSYS和NASTRAN等许多国际先进的大型通用有限元分析计算方法以及分析和应用软件的开发已经更成熟并且已经商业化。这些软件具有许多独特而强大的功能，例如维护良好的预处理主界面、静态、动态过程综合分析、非线性和非线性特征分析。在各个行业的发展中，许多实际的例子已经反复地验证了它们。解决问题的能力和效率得到研究界和工程界的认可。就CAE技术的产业发展和应用而言，西方国家、欧美等发达国家已经达到实用设计阶段。通过CAE和CAD、CAM技术的有机结合，制造企业可以快速应对现代整体市场中产品的多样化、复杂性、可靠性和经济性，并进一步增强当前的市场竞争力。随着许多行业的发展，计算机辅助深度分析已用于产品的独特设计和制造中。
3我国CAE技术现状
逐步地，中国科学知识技术现代化的整体水平得到了极大提高，计算机辅助工程技术领域的重大工程的各种技术在中国也得到了迅速发展。近年来，中国CAE技术的研究和推广在许多行业发展和行业领域都取得了不错的成绩，但总的来说，目前的科学研究和应用水平还不高，在其他方面，它可能远远落后于欧美发达国家。从工业和分布方面，发展仍然很不平衡。科学技术的发展和新兴领域以及分布的行业和地区的发展仍然十分匮乏。目前，它仅限于一些经济实力较强的大型企业和一些大学、科研成果的专业机构。详细分析我国计算机技术应用软件又是一个薄弱环节，且cae技术整体发展的受到严重制约。在cae分析软件的方面进一步开发各种类型的软件，中国已先后落后美国等先进国家10年。计算机基础工具应用软件是一项对所有商品都具有高附加值的高科技技术。目前，整个国际市场完全被美国等欧美发达国家垄断。相比之下，目前我国工具软件产业还很薄弱，份量相对较少。与发达国家相比，CAE技术在全国重工业领域的应用水平仍然很低。大多数工业企业仍处于CAE技术识别的早期阶段，CAE技术在重工业中的应用仍然非常困难。原因之一是我们自身缺乏开发的各种软件，包括深入分析具有自主知识产权的计算机分析软件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二，我们对于有cae技术的科研人员的严重缺失，努力提高我国工业生产中企业的科学技术水平，将cae技术应用设计和制造等方面仍然是一项艰巨的任务。
4 CAE软件-ABAQUS应用架构
abaqus应用软件是详细分析大型有限元的基本功能。它可以综合分析较为复杂的固体力学和结构力学系统，并对它们进行处理高度非线性特征的问题，它可以连接到绝大多数应用程序中，以实现最终数据共享和交换。
abaqus的主要模块是对有限元的分析，包括以下三个方面：预前处理、详细的计算分析和预后处理。主要包括：
（1）ABAQUS/CAE的预处理和后处理完全支持求解器的预处理和后处理：基于先进的现代CAD系统常用的技术典型特征，另外还采用了参数化建模方法，为模型结构的建立提供了方便；该标准定义了模型结构的所有参数，例如材料的基本特性、有效载荷，边界条件等。它还具有非常强大的网格划分的重要功能，可以测试已建立的详细分析基本模型、提交、监视和控制分析。ABAQUS/CAE的后处理过程中的部分也是ABAQUS/viewer。在对数据源进行综合分析后，使用标准后处理模块进行直接读取并综合分析实际的最终数据。
（2）主求解器模块
abaqus/standard和abaqus/explicit是abaqus的两个主求解器功能模块：abaqus/standard可以在非常广泛的工业领域解决线性和非线性系统的核心问题，在每一个新的增量解中，方程组都是隐式求解的，这是可靠的，可以通过各种大数据计算方法快速求解。而后者可用于显式动态综合分析。它的物理原理适用于非线性动力学和具有非常复杂问题的准静态问题。它更适用于仿真短暂和瞬态动态信息的相关事件，如出现严重的冲击和爆炸。另外，它对于接触条变化的实际上高度非线性的问题总是有效的。
5CAE技术展望
步入信息和网络中时代，随着计算机技术、CAE软件和网络技术的发展，CAE将得到极大的发展。在硬件方面，计算机将在高速、小型化和高容量方面取得更多进展。在软件的方面，计算机软件仿真设计的详细分析应用软件将得到逐步完善。大型通用综合分析工具软件的基本功能将越来越强大，功能界面将变得越来越友好，项目范围将越来越广泛。互联网核心技术的发展与普及，它不仅是针对一些技术问题，而且对于整个CAE分析过程来说，将在CAE技术的推广和应用中发挥非常重要的作用。CAE主要发展变化会体现在如下三个方面：
（1）真实三维空间中的各种图形处理方法和虚拟数据现实：随着三维虚拟技术的快速发展，CAE工具软件的预前后处理系统的功能将得以实现。显示在非常复杂的三维实体建模过程中以及相关的静态和动态图形处理技术中的展示。
（2）并行CAD、CAE和CAM系统：当前的CAD、CAE和CAM系统已经沿着垂直集成开发，从早期CAD和CAM到添加CAE、CAPP，已从设计到制造集成起来。然而，仍然需要开发水平集成。为了促进一体化进程，国际标准化组织（（ISO））正在执行一项新的国际标准步骤，这将加速CAD、CAE和CAM的集成。
（3）计算机网络和图形技术的发展，CAE软件的用户界面在未来更加直观。同时，用户可以进行多专业、远程、协作、全面的设计和分析.这将是CAE发展的必然趋势。
6结束语
CAE技术已在发达国家达到了较为成熟的阶段，工业应用已变得相当普遍。在中国，CAE的各种技术仍有待进一步发展，工业化的应用还相对较少。在激烈的国际市场竞争中，中国的工业制造业应遵循西方科学知识核心技术的不断发展。中国是经济发展最快的国家，提高CAE技术水平的应用将对提高中国工业市场的整体竞争力和人民生活水平起至关重要的作用。
论文作者:孙渊华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
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