計算機輔助制造計算機輔助制造(CAM)這是一種利用計算機控制設備完成產(chǎn)品制造的技術。例如，20世紀50年代出現(xiàn)的數(shù)控機床便是在CAM技術的指導下，將**計算機和機床相結合后的產(chǎn)物。借助CAM技術，在生產(chǎn)零件時只需使用編程語言對工件的形狀和設備的運行進行描述后，便可以通過計算機生成包含加工參數(shù)（如走刀速度和切削深度）的數(shù)控加工程序，并以此來代替人工控制機床的操作。這樣不僅提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，還降低生產(chǎn)難度，在批量小、品種多、零件形狀復雜的飛機、輪船等制造業(yè)中備受歡迎。計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)CIMS是集設計、制造、管理三大功能于一體的現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，具有生產(chǎn)效率高、生...

CFD仿真通過數(shù)值方法求解納維-斯托克斯方程，模擬空氣在車身表面的流動狀態(tài)，獲取氣動阻力系數(shù)（Cd）、升力系數(shù)（Cl）、側力系數(shù)（Cy）等關鍵指標，為車身外形優(yōu)化提供科學依據(jù)。在新能源汽車研發(fā)中，氣動阻力系數(shù)每降低，高速續(xù)航可提升3%-5%，因此CFD仿真在新能源汽車氣動優(yōu)化中發(fā)揮著至關重要的作用，某純電轎車通過CFD仿真優(yōu)化，將氣動阻力系數(shù)從，實現(xiàn)高速續(xù)航提升12%。CFD仿真的精細性依賴于網(wǎng)格質(zhì)量與物理模型的合理選擇。網(wǎng)格劃分是CFD仿真的基礎環(huán)節(jié)，需采用結構化網(wǎng)格與非結構化網(wǎng)格相結合的方式，車身表面采用邊界層網(wǎng)格，準確捕捉近壁面氣流的粘性效應，邊界層層網(wǎng)格高度需控制在y+＜1的范...

模具調(diào)試周期從3個月縮短至1個月。增材制造（3D打?。┳鳛橹悄苤圃斓募夹g之一，其發(fā)展與CAE技術的深度融合密不可分，CAE仿真在增材制造的設計優(yōu)化、工藝參數(shù)調(diào)整、缺陷預測與控制等方面發(fā)揮著關鍵作用。增材制造過程中，材料的快速熔化與凝固會產(chǎn)生復雜的溫度場與應力場，導致零件產(chǎn)生變形、裂紋、孔隙等缺陷，CAE仿真通過模擬增材制造過程中的熱傳導、熔化、凝固、應力演化等物理現(xiàn)象，預測缺陷的產(chǎn)生與分布，優(yōu)化設計方案與工藝參數(shù)。增材制造仿真需建立專門的多物理場耦合模型，考慮材料的熱物理性能、激光參數(shù)（功率、掃描速度、掃描路徑）、工藝參數(shù)（層厚、掃描間距）等因素的影響。某航空航天企業(yè)通過增材制造CAE...

同時滿足氣動與熱防護要求。航天器在軌運行期間的熱仿真需模擬太陽輻射、地球反照等熱載荷，分析航天器表面溫度分布，優(yōu)化熱控系統(tǒng)設計（如隔熱材料布置、熱管設計），確保設備工作溫度在允許范圍內(nèi)。航空航天結構的疲勞與損傷容限CAE分析是確保裝備使用壽命與飛行安全的關鍵。疲勞分析需基于實際飛行載荷譜，采用損傷累積理論預測結構的疲勞壽命，航空發(fā)動機零部件需滿足數(shù)萬飛行小時的疲勞壽命要求，航天器結構則需考慮發(fā)射與在軌運行中的疲勞損傷。損傷容限分析通過模擬結構中初始裂紋的擴展過程，評估結構在裂紋存在情況下的剩余強度與壽命，制定合理的檢修周期。某飛機機翼結構損傷容限分析中，通過CAE仿真預測機翼主梁初始裂...

計算機輔助制造計算機輔助制造(CAM)這是一種利用計算機控制設備完成產(chǎn)品制造的技術。例如，20世紀50年代出現(xiàn)的數(shù)控機床便是在CAM技術的指導下，將**計算機和機床相結合后的產(chǎn)物。借助CAM技術，在生產(chǎn)零件時只需使用編程語言對工件的形狀和設備的運行進行描述后，便可以通過計算機生成包含加工參數(shù)（如走刀速度和切削深度）的數(shù)控加工程序，并以此來代替人工控制機床的操作。這樣不僅提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，還降低生產(chǎn)難度，在批量小、品種多、零件形狀復雜的飛機、輪船等制造業(yè)中備受歡迎。計算機集成制造系統(tǒng)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)CIMS是集設計、制造、管理三大功能于一體的現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，具有生產(chǎn)效率高、生...

能量監(jiān)控是判斷仿真有效性的重要依據(jù)，要求沙漏能≤總能量的5%，確保計算結果的物理合理性。碰撞安全CAE分析的結果評價需兼顧法規(guī)合規(guī)性與工程優(yōu)化需求。法規(guī)類指標包括燃油泄漏量（≤規(guī)定值）、電池包電解液泄漏量、車身結構侵入量（如后圍板侵入乘員艙距離）；工程類指標涵蓋關鍵結構的應力分布、連接失效情況（焊點失效數(shù)量、膠接剝離面積）、電池包內(nèi)部模組變形量；乘員保護指標包括頭部傷害（HIC）、胸部壓縮量、腿部加速度等。某新能源SUV后碰CAE開發(fā)項目中，初期仿真發(fā)現(xiàn)電池包橫梁變形量達8mm，超出設計閾值3mm，通過優(yōu)化后縱梁吸能結構（增加潰縮誘導槽）、在電池包底部增加防撞梁，使橫梁變形量降至，同時...

能量監(jiān)控是判斷仿真有效性的重要依據(jù)，要求沙漏能≤總能量的5%，確保計算結果的物理合理性。碰撞安全CAE分析的結果評價需兼顧法規(guī)合規(guī)性與工程優(yōu)化需求。法規(guī)類指標包括燃油泄漏量（≤規(guī)定值）、電池包電解液泄漏量、車身結構侵入量（如后圍板侵入乘員艙距離）；工程類指標涵蓋關鍵結構的應力分布、連接失效情況（焊點失效數(shù)量、膠接剝離面積）、電池包內(nèi)部模組變形量；乘員保護指標包括頭部傷害（HIC）、胸部壓縮量、腿部加速度等。某新能源SUV后碰CAE開發(fā)項目中，初期仿真發(fā)現(xiàn)電池包橫梁變形量達8mm，超出設計閾值3mm，通過優(yōu)化后縱梁吸能結構（增加潰縮誘導槽）、在電池包底部增加防撞梁，使橫梁變形量降至，同時...

疲勞耐久分析的流程包括負載譜定義、材料特性確定、有限元模型構建、載荷歷史模擬、疲勞壽命預測與結果優(yōu)化等關鍵環(huán)節(jié)。負載譜作為疲勞分析的輸入基礎，需通過道路試驗、實際使用數(shù)據(jù)采集或標準規(guī)范獲取，涵蓋振動、沖擊、應力、溫度等多維度載荷信息，汽車零部件的負載譜通常包含城市道路、高速公路、山路等不同工況的載荷數(shù)據(jù)，通過雨流計數(shù)法對載荷時間序列進行處理，提取有效應力循環(huán)。材料疲勞特性參數(shù)的獲取是疲勞耐久分析的前提條件，需通過試驗測定材料的S-N曲線（應力-壽命曲線）、疲勞極限、斷裂韌性等關鍵參數(shù)。對于金屬材料，通常采用標準拉伸試樣進行疲勞試驗，獲取不同應力水平下的循環(huán)壽命數(shù)據(jù)，通過小二乘法擬合得到...

為電池包的優(yōu)化設計提供科學依據(jù)。電池包結構安全CAE分析主要包括碰撞安全、機械振動、擠壓穿刺等工況的仿真，通過有限元法模擬電池包在極端工況下的結構響應，確保電池包殼體完整性、模組固定可靠性與高壓系統(tǒng)安全性。在碰撞仿真中，需建立包含電池包殼體、模組、冷卻管路、母線等部件的全尺寸有限元模型，殼體采用度鋼或鋁合金材料，模組采用實體單元模擬，通過定義材料的塑性硬化模型與失效準則，預測碰撞過程中殼體的變形、模組的位移以及是否發(fā)生短路、起火風險。某新能源汽車電池包碰撞安全開發(fā)中，通過CAE仿真發(fā)現(xiàn)電池包底部防撞梁剛度不足，碰撞后易發(fā)生侵入導致模組受損，優(yōu)化防撞梁截面形狀與材料（采用熱成型鋼）后，侵...

計算機輔助工程設計包括工程的設計指標、工程設計的有關參數(shù)及CAD系統(tǒng)，在CAD系統(tǒng)中應強調(diào)設計人員的主導作用，同時注重計算機所提供的支撐與幫助，以在**短的時間內(nèi)拿出比較好的設計方案來。同時，還要注意設計數(shù)據(jù)的提取和保存，以使其有效地服務于工程的整個生命周期。計算機輔助施工管理包括工程進度、工程質(zhì)量、施工安全、施工現(xiàn)場、施工人員、物料供給等方面的管理、控制和調(diào)度。它涉及到工程管理學、運籌學、統(tǒng)計學、質(zhì)量控制等科學技術。當然，管理人員的自身素質(zhì)是管理工作中的決定因素，必須十分重視管理人員在管理環(huán)節(jié)中的作用。CAE技術可***地應用于國民經(jīng)濟的許多領域，像各種工業(yè)建設項目，例如工廠的建設，公路、鐵...

美國于1998年成立了工程計算機模擬和仿真學會(Computer Modeling and Simulation in Engineering)，其它國家也成立了類似的學術組織。各國都在投入大量的人力和物力，加快人才的培養(yǎng)。正是各行業(yè)中大批掌握CAE技術的科技隊伍推動了CAE技術的研究和工業(yè)化應用，CAE技術在國外已經(jīng)廣泛應用于不同領域的科學研究，并普遍應用于實際工程問題，在解決許多復雜的工程分析方面發(fā)揮了重要作用。國外對CAE技術的開發(fā)和應用真正得到高速的發(fā)展和普遍應用則是近年來的事。這一方面主要得益于計算機在高速化和小型化方面取得的成就，另一方面則有賴于通用分析軟件的推出和完善。早期的CA...

為電池包的優(yōu)化設計提供科學依據(jù)。電池包結構安全CAE分析主要包括碰撞安全、機械振動、擠壓穿刺等工況的仿真，通過有限元法模擬電池包在極端工況下的結構響應，確保電池包殼體完整性、模組固定可靠性與高壓系統(tǒng)安全性。在碰撞仿真中，需建立包含電池包殼體、模組、冷卻管路、母線等部件的全尺寸有限元模型，殼體采用度鋼或鋁合金材料，模組采用實體單元模擬，通過定義材料的塑性硬化模型與失效準則，預測碰撞過程中殼體的變形、模組的位移以及是否發(fā)生短路、起火風險。某新能源汽車電池包碰撞安全開發(fā)中，通過CAE仿真發(fā)現(xiàn)電池包底部防撞梁剛度不足，碰撞后易發(fā)生侵入導致模組受損，優(yōu)化防撞梁截面形狀與材料（采用熱成型鋼）后，侵...

國外技術概況計算機輔助工程的特點是以工程和科學問題為背景，建立計算模型并進行計算機仿真分析。一方面，CAE技術的應用，使許多過去受條件限制無法分析的復雜問題，通過計算機數(shù)值模擬得到滿意的解答；另一方面，計算機輔助分析使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復雜的過程層次化，節(jié)省了大量的時間，避免了低水平重復的工作，使工程分析更快、更準確。在產(chǎn)品的設計、分析、新產(chǎn)品的開發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用，同時CAE這一新興的數(shù)值模擬分析技術在國外得到了迅猛發(fā)展，技術的發(fā)展又推動了許多相關的基礎學科和應用科學的進步。在影響計算機輔助工程技術發(fā)展的諸多因素中，人才、計算機硬件和分析軟件是三個**主要的方面。現(xiàn)代計算機...

通過CAE仿真模擬內(nèi)壓作用下的損傷演化，識別出容器肩部為應力集中區(qū)域，易發(fā)生層間剝離損傷，通過優(yōu)化鋪層角度與增加過渡層，有效提升了容器的承載能力與使用壽命。復合材料CAE仿真面臨的挑戰(zhàn)主要包括材料模型的精細性、損傷機制的復雜性與仿真結果的驗證難度。復合材料的力學性能受制造工藝影響，纖維鋪層偏差、孔隙率、纖維團聚等制造缺陷會導致結構性能下降，需通過CAE仿真與制造工藝仿真的協(xié)同，將制造缺陷納入結構性能預測模型。損傷機制的復雜性要求開發(fā)更精細的多尺度損傷模型，實現(xiàn)從微觀纖維-基體損傷到宏觀結構失效的跨尺度仿真。仿真結果的驗證需要專門的試驗技術，如無損檢測技術（超聲檢測、紅外熱成像）用于識別...

通過調(diào)整散熱器角度、增加導風板，使散熱器表面平均風速提升25%，散熱效率改善。新能源汽車的電池熱管理系統(tǒng)優(yōu)化更依賴CFD仿真，通過模擬電池包內(nèi)部的氣流分布與溫度場，優(yōu)化冷卻通道設計與風扇布置，確保電池模組在充放電過程中溫度均勻分布，大溫差控制在5℃以內(nèi)，避免因局部過熱導致的電池性能衰減。CFD仿真與其他CAE技術的協(xié)同應用可實現(xiàn)汽車性能的綜合優(yōu)化。例如CFD與NVH仿真的協(xié)同，可精細預測風噪的產(chǎn)生與傳播路徑，優(yōu)化車身表面氣動外形（如車門密封結構、后視鏡造型），降低風噪水平；CFD與結構力學仿真的協(xié)同，可分析氣動載荷對車身結構的影響，優(yōu)化車身剛度設計，避免高速行駛時的車身振動。隨著高性能...

采用熱-結構耦合分析模擬葉片在高溫燃氣環(huán)境下的溫度分布與熱應力，優(yōu)化葉片冷卻通道設計，防止因熱疲勞導致的裂紋產(chǎn)生。某航空發(fā)動機高壓渦輪葉片設計中，通過CAE仿真優(yōu)化葉片氣動外形與內(nèi)部冷卻通道結構，使葉片高工作溫度提升200℃，同時疲勞壽命延長至6000飛行小時。發(fā)動機轉子系統(tǒng)的動力學仿真需分析轉子的臨界轉速、不平衡響應、軸承剛度等參數(shù)，確保轉子系統(tǒng)在工作轉速范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，某發(fā)動機轉子仿真中發(fā)現(xiàn)二階臨界轉速接近工作轉速，通過優(yōu)化轉子直徑與軸承剛度參數(shù)，使臨界轉速避開工作轉速范圍，解決了振動超標問題。航天器結構CAE仿真需考慮發(fā)射過程中的沖擊振動、軌道運行中的空間環(huán)境（真空、高低溫、輻射...

實現(xiàn)了車橋維護周期的個性化優(yōu)化，既降低了維護成本，又避免了因疲勞失效導致的安全。AI技術的融入則進一步提升了疲勞分析的效率與精度，通過機器學習算法構建代理模型，替代傳統(tǒng)有限元仿真進行快速疲勞壽命預測，某汽車零部件企業(yè)采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型對沖壓件進行疲勞分析，將計算時間從24小時縮短至1小時，同時保持了較高的預測精度。#CAE碰撞安全分析在汽車研發(fā)中的標準規(guī)范與技術突破汽車碰撞安全性能作為保障駕乘人員生命安全的要素，其研發(fā)過程已形成以CAE仿真為的數(shù)字化開發(fā)體系，涵蓋正碰、側碰、后碰、40%偏置碰及行人保護等全場景碰撞分析，通過嚴格遵循法規(guī)標準與企業(yè)技術規(guī)范，實現(xiàn)碰撞安全性能的精細預測與優(yōu)化...

如防火墻、地板）采用雙層隔音結構，可使車內(nèi)噪聲降低8-10dB。密封性能仿真通過流體動力學分析模擬車內(nèi)外氣流交換，優(yōu)化車門密封條的截面形狀與壓緊力分布，降低風噪與外界環(huán)境噪音的傳入。NVH仿真結果的驗證與迭代優(yōu)化是確保開發(fā)效果的關鍵環(huán)節(jié)。工程師需通過實車試驗采集噪聲振動數(shù)據(jù)，包括車內(nèi)噪聲聲壓級、車身結構振動加速度、發(fā)動機激勵力等，與CAE仿真結果進行對標，修正模型中的邊界條件與參數(shù)設置。某SUVNVH開發(fā)項目中，通過采用“仿真預測-試驗驗證-模型修正”的閉環(huán)流程，歷經(jīng)3輪迭代優(yōu)化，使車內(nèi)怠速噪音從42dB降至36dB，120km/h勻速行駛噪音從68dB降至62dB，達到豪華車型水平。...

CAE系統(tǒng)是一個包括工程各個環(huán)節(jié)的集成系統(tǒng)，是計算機應用的一個重要方面。從系統(tǒng)結構上看，大致可分為兩類：集中式系統(tǒng)和工作站網(wǎng)絡系統(tǒng)。在集中式系統(tǒng)中，視系統(tǒng)的需要配置一臺中、小型機或大型機，構造成CAE系統(tǒng)的信息中心和指揮中心，其各個工程環(huán)節(jié)的分系統(tǒng)可以是該中心計算機的終端機、工作站，甚至是小型機，它們與中心機通過網(wǎng)絡連接。這種系統(tǒng)的中心機功能較強，是信息存儲的中心，也是信息傳送、處理的中心。這樣的系統(tǒng)一次性投資較大，使用起來靈活性不強。采用工作站網(wǎng)絡來構造CAE系統(tǒng)，各工程分系統(tǒng)分別設置一臺或多臺工作站，各自實現(xiàn)所擔負的功能，完成所分配的工作，通過網(wǎng)絡來進行信息的交換。這樣的系統(tǒng)造價較低，而且...