CAE技術助力產品研發全過程

2013-06-08 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

來源:e-works
關鍵字:CAE 普及應用創新設計仿真

在CAE技術和軟件逐漸得到認可的同時,我國還有很多行業、很多企業并沒有應用CAE技術,他們對CAE技術的投入產出比持懷疑態度。CAE技術是否需要開始普及?CAE應用效果如何?企業該如何來評估CAE技術的投入產出比呢?CAE的理念、技術又有哪些新的進展? 帶著這些問題,e-works采訪了美國ADINA R&D 公司中國代表處技術部經理葛孝月先生。
ADINA 軟件是基于有限元技術的大型通用分析仿真平臺,廣泛應用于各個行業的工程仿真分析,包括機械制造,材料加工,航空航天,汽車,土木建筑,電子電器,國防軍工,船舶,鐵道,石化,能源等各個領域。在國內擁有哈電,內蒙一機,貴航,中船重工703所等典型用戶。

記者:貴公司的主要CAE產品包括哪些?
葛孝月:ADINA軟件主要包括以下模塊:
? ADINA-AUI:前后處理模塊;
? ADINA:結構分析模塊;
? ADINA-F:計算流體動力學(CFD)求解模塊;
? ADINA-T:熱分析模塊;
? ADINA-FSI:流體/結構耦合分析模塊(包括熱);
? ADINA-TMC:熱/結構耦合分析模塊;
? ADINA-M:Parasolid建模模塊。
記者:貴公司的主要用戶對象是哪些?有無專門的行業解決方案。
葛孝月:ADINA軟件主要的用戶對象遍及軟件功能所涉及的各行各業中的佼佼者。包括軍工研究所,設計院以及眾多的高校和大中型企業用戶。
我們一直致力于為客戶提供更加專業、貼切的行業解決方案,我們努力把行業解決方案越做越精,越做越細。
記者:貴公司的優勢有哪些?有哪些亮點。
葛孝月:ADINA以其深厚的歷史底蘊,涵蓋求解結構、流體、溫度及流固耦合、固熱耦合的全面功能模塊,便捷的前后處理操作,求解的可靠性和計算效率,完善的二次開發環境等優勢使其深受用戶信賴。
ADINA是全球功能最為強大、技術最為領先的非線性及多物理場耦合求解商業程序系統,能將結構場、溫度場和流場完全融合在一起,實現結構/溫度/流體耦合的高級分析,并且對于流固耦合問題,兼具迭代耦合和直接耦合兩種算法。

記者:您認為CAE在企業產品研發中的定位是什么?
葛孝月:隨著科技的發展進步,產品在趨于多樣化、智能化的同時,會不可避免地趨于復雜化。對于復雜的工程,人們都希望能在產品生產以前對設計方案進行精確試驗、分析和論證, CAE(Computer Aided Engineering,計算機輔助工程)很好地完成這些工作,在企業產品研發中包括產品設計、工程分析、數據管理、試驗、仿真和制造的綜合過程。
記者:您認為CAE在企業組織架構中的地位? CAE與實驗驗證什么區別?
葛孝月:CAE輔助企業從產品的設計階段開始,按實際條件進行仿真和結構分析,按性能要求進行設計和綜合評價,以便從多個方案中選擇最佳方案,或者直接進行設計優化。
CAE相比較實驗驗證,既能得到結果,也能得到過程,更加的理論化和數據化。
記者:您認為CAE與三維CAD工程師的定位與區別?他們如何進行合作?
葛孝月:CAE工程師主要研究以下三個方面的內容:有限元分析對象,包括結構剛度、強度分析、非線性和熱場計算等內容;仿真技術的主要對象是分系統或系統,包括虛擬樣機、流場計算和電磁場計算等內容;優化設計的主要對象是結構設計參數。
CAD工程師指工程技術人員以計算機為輔助工具來完成產品設計過程中的各項工作,如草圖繪制、零件設計、裝配設計、工程分析等,并達到提高產品設計質量、縮短產品開發周期、降低產品成本的目的。
CAE/CAD工程師可以在項目可行性,優化結構、降低成本等等進行合作。
記者:您認為CAE工程師應具備哪些素質和專業技能?
葛孝月:有限元分析知識、計算機仿真技術、以及扎實的行業理論功底(如機械,土木)等。
記者:CAE領域的軟件架構是否達到了多學科仿真技術集大成的條件?
葛孝月:目前在CAE領域內,ADINA軟件是僅有的幾個已達到了多學科仿真技術集大成條件的軟件之一。
對于多學科的單物理場問題:ADINA軟件具有ADINA-Structures(結構分析模塊),可用來求解線性、非線性、穩定性、動力學等多方面的問題;ADINA-Thermal(溫度,場問題求解模塊),適用于進行固體和結構的溫度和熱流分析;ADINA-CFD(計算流體動力學分析模塊),可用來求解各種流體動力學問題,還能考慮傳熱、傳質、表面張力、VOF、特殊邊界以及多孔介質中的流動等多方面的問題。
記者:多學科仿真采用同一模型的日子還有多遠?
葛孝月:對于多學科仿真采用同一模型,則目前僅有ADINA軟件能達到其要求。
對于同一模型的多學科問題,ADINA軟件具有ADINA-TMC(熱、機械耦合求解模塊),主要用于全耦合熱-力問題,熱分析結果影響結構,反之結構計算結果也影響傳熱計算,并兼具迭代耦合和直接耦合兩種算法;ADINA-FSI(流體結構耦合分析模塊),能將結構場、溫度場和流場完全融合在一起,實現結構/溫度/流體耦合的高級分析,并且對于流固耦合問題,兼具迭代耦合和直接耦合兩種算法。
記者:仿真數據管理模塊與PDM的工作流模塊是否功能重復?
葛孝月:PDM的工作流模塊是對企業產品開發所需信息和過程進行全面管理的工具,通過它可以實現企業的CAX 軟件的信息采集,保證產品設計信息的一致和連貫;而仿真數據管理模塊則用來實現仿真計算程序與服務器前臺程序之間的數據通訊 ,并將仿真結果存入數據文件,此外還提供一些數據定義、數據記錄、數據管理等功能。對于ADINA軟件,可以直接讀入各種CAD系統,不但可以與I-DEAS、AutoCAD、proe 、UG等軟件實現無縫鏈接,而且可以與PATRAN、MSC.Nastran相互交換有限元模型數據,從而保證仿真數據信息的一致和連貫。
記者:CAE網格劃分技術最新進展?
葛孝月:ADINA軟件提供多種網格劃分器,具有強大的網格劃分功能,具備常規的自由網格劃分、映射網格劃分、拖拉或掃略網格劃分、混合網格劃分功能。ADINA軟件還具有三維全自動六面體網格劃分技術,可以對復雜結構進行自動六面體網格劃分,從而在節省技術人員工作時間的情況下保證了網格的精度。此外,ADINA軟件還可以利用Glue Mesh網格粘結技術、子模型等其它手段來促成劃分出優良的網格并降低計算規模。對于ADINA特有的流固耦合分析,具有自適應網格重劃分功能,流體和結構的網格相互獨立劃分,界面上的網格也不需要一致。
記者:如何判斷多個仿真結果中的最優方案?
葛孝月:ADINA軟件能提供參數化設計語言,該參數化程序設計語言實質上由類似于FORTRAN語言的ADINA命令所組成,也具有參數、數組表達式、函數、流程控制、宏以及用戶程序等。這些命令可以寫進程序設計語言編寫的程序,命令的參數可以賦確定值,也可以通過表達式的結果或參數的方式進行賦值。用戶可以利用程序設計語言將ADINA命令組織起來,編寫出參數化的用戶程序,實現有限元分析的全過程,即建立參數化的CAE模型、參數化的網格劃分與控制、參數化的材料定義、參數化的載荷和邊界條件定義、參數化的分析控制和求解以及參數化的后處理,從而可在多個仿真結果中選擇最優方案。

記者:您如何看待CAE技術未來的發展方向?
葛孝月:CAE軟件既然是一種集多種科學與工程技術于一體的綜合性、知識密集型產品,它們就應當隨著科學技術的迅速發展,知識經濟的到來,互聯網技術的普及和全球信息化有一個新的大發展。不僅CAE軟件的功能會進一步擴充,其性能也會進一步提高,而且伴隨網絡化、智能化特別是多媒體和虛擬現實技術的發展,用戶界面會有全新的變化,更加的便捷與人性化。
記者:請談談貴公司近年的發展規劃。
葛孝月:研發方向上:我們將建立機制,不斷在全球范圍內廣泛的搜集用戶的意見及建議,出現頻率最高的意見,絕對是研發的主攻重點。隨著ADINA每一個新版本的推出,用戶的難題必將迎刃而解。
技術服務上:我們將花大力氣提供完善周到的服務以提高用戶的應用水平,各行業我們都會安排高水平的行業服務工程師,系統周到的提供技術培訓,項目實踐,同行交流等。另外還會安排專人走訪了解用戶使用水平并聽取意見,請用戶給服務工程師打分,這將與服務工程師的績效工資掛鉤,以制度保證服務質量。
市場推廣上:
1、全方位與各區域的重點高校合作,為用戶儲備技術人才,建立用戶體驗與培訓中心。
2、不斷完善ADINA在各行業中的解決方案,積極的組織和參加各類會議、市場活動。
3、進一步深化與權威媒體、行業協會的合作。
4、積極的規劃整理現有的使用手冊、工程手冊,讓初學者能做到深入淺出,易學易懂,對于精通者能夠百尺竿頭,更進一步。
銷售策略上:不斷加強銷售人員的專業素質,在理解公司產品、服務特點基礎上,要深刻理解客戶的需求,幫助客戶成功就是我們的成功,以客戶價值的體現帶動產品銷售。

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