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abaqus有限元分析教程基础操作(数值仿真在产品研发中的作用)-凯发网站

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2023-06-21 | 589 次浏览 | 分享到:

我们生活在一个伟大的时代,当今世界的生产力飞速发展,科技产品日新月异。从事cae 行业,我们注定要见证有限单元法这一强大的数值计算方法从无到有、从弱到强、从不为人知到不可或缺的发展历程。有限单元法自 20世纪50年代创立以来,首先在飞机的结构分析等连续体力学领域中大展身手,随后迅速地扩展到热力学分析、电磁场分析、流体力学分析等各个领域,cae(计算机辅助工程)在有限单元法的基础上不断地发展和壮大。

 

在当今欧美发达国家的工业企业中,有限元分析已成为产品研发过程中-个必不可少的重要环节。cae 工程师在校核设计方案、保证产品质量、改进产品设计、降低产品成本提高产品强度和寿命等方面肩负重要的职责。对于一些复杂的关键部件,如果不经 cae程师分析确认设计方案,就不能投产,如果产品因设计不当而出现质量问题,cae 工程师也负有不可推卸的责任。

 

数值仿真在全球制造业的发展历程可以分为 5个阶段

1)只使用cad进行产品设计。

2)开始使用少量 cae技术 。

3)综合应用各种成完整的 cae技术,并相互融合。

4)各种cae数据的管理和重复利用。

5)制造业的完全电子化,建立完整的 plm (product lifecyele management) 系统和知识库。

 

目前,我国的制造企业仅停留在前 4 个阶段。有限元分析在我国的应用领域多是航空航天、汽车、造船等大型企业的核心设计部门,而不像发达国家那样广泛应用于普通的消费类产品设计。

 

在我国,虽然有些企业已经应用 cae 术进行产品的研发, cae 起的作用仍与发达国家存在较大的差距。在我国的些企业中,cae 的作用仅仅是为产品报告增加一些美观的图片,给出一些复杂的分析数据和曲线,让客户或上级领导知道“这个东西我们算过了”,而在整个产品研发过程中,并没有真正把计算机仿真放在核心的地位。

 

造成这种现象的原因是多方面的,就笔者的了解,可以归纳为以下几点:

1) “不需要”总体来看,我国各行业的自主工业产品设计还处于初级阶段(例如上面提到的第一个阶段),很多产品的设计工作仅仅是略微修改一下老产品的图样,而有限元分析并不是必不可少的。

 

2) “不了解”:有些企业大致知道可以用有限件来作分析计算,对于有限元软件具体能够分析什么并不十分了解,没有真正认识到有限元分析对企业发展的重要性。

 

3) “不信任”有些企业误以为有限元是万能的,希望它能给出任何所需要的分析结果,希望计算结果能够与工程实际 100% 地吻合。当这些过度的期望落空后,就走向了另个极端,认为它百无一用,没有必要为其花费大量经费,干脆弃之不用,回到多年来已经熟悉的传统方法上,用机械手册上的公式来大致估算,产品成功与否更多地依靠老工程师的经。

 

在这些问题的背后,国内 cae 工程师整体水平的欠缺是一个无法否认的事实。业界普遍认为,中国目前仍然非常缺乏优秀的 cae 工程师。在高校教育过程中,缺少工程实践环节,很多教师偏向于理论研究,欠缺工程应用背景。机械、力学专业的学生尽管掌握了一定的有限元知识,但在走出校门后,一遇到工程实际问题就一筹莫展。他们面对复杂的模拟对象感到无从人手,所建的模型或者过于简单,没有体现出所模拟问题的重要特征,或者过于复杂,将大量精力和计算时间浪费在不重要的细节上,即使能够得到分析结果,也无从得知这个结果是否正确,准确度有多高。


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