文档介绍：***出版社
机制教研室汤爱君
CAD/CAM技术
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第五次授课大纲
CAE软件分类
CAE发展过程
、结构与组成
重点
难点
优化设计
CAXA实体特征造型
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第五章计算机辅助工程
(puter Aided Engineering)
第一节概述
一、概念:
计算机辅助工程(CAE),从字面上讲它包括工程和制造业信息化的所有方面,是以现代计算力学为基础、计算机仿真为手段的工程分析技术,是实现产品优化设计的重要技术。
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工程师进行创新设计的重要手段和工具
工程和制造企业的生命力在于工程/产品的创新,而对于工程师来说,实现创新的关键,除了设计思想和概念之外,最主要的技术手段,就是采用先进可靠的CAE软件.
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科学家进行创新研究的重要手段
科学计算是现代科学家进行科学和技术研究的三大手段之一。它可以帮助科学家揭示用物质实验手段尚不能表现的科学奥秘和科学规律。
同时,它也是工程科学家的研究成果--理论、方法和科学数据--的归属之一,做成软件和数据库,成为推动工程和社会进步的最新生产力。
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CAE技术:包括有限元法FEM、边界元法BEM、运动机构分析、气动或流场分析、电路设计和磁场分析等。有限元法在机械CAD中应用最广泛。
计算机辅助工程分析的关键是在三维实体建模的基础上,从产品的方案设计阶段开始,按照实际使用的条件进行仿真和结构分析,按照性能要求进行设计和综合评价,以便从多个设计方案中选择最佳方案。
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CAE在降低成本方面的作用:
如果在早期采用CAE技术,虽然加大了前期投入,但降低了后续的产品开发费用。投入总量和传统做法相比要少得多,而且在产品投产后,能将投入维持在很低的水平,从总体上来说,降低了产品开发的总费用,也使产品的上市时间得以提前。
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二、应用范围
(1)对受有载荷作用的产品零部件进行强度分析;计算已知零部件尺寸在受载下的应力和变形,或根据已知许用应力和刚度要求计算所需的零件尺寸;如果所受的载荷为变动载荷,还要计算系统的动态响应。
(2)对作复杂运动的机械或机器人机构等进行运动分析,计算其运动轨迹、速度和加速度。
(3)对系统的温度场、电磁场、流体场进行分析求解。
(4)按照给定的条件和准则,寻求产品的最优设计参数,寻求最优的加工规则等。
(5)在复杂表面的数控加工中,当选定加工***后,计算***的加工位置,以生成数控加工码。
(6)对已成形的产品设计方案和加工方案进行仿真分析。
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三、发展过程
计算机辅助工程计算起源于五十年代中期。
实用的CAE软件诞生于七十年代初期。
从七零年到八五年的十五年,是CAE软件的功能和算法的扩充和完善期,到八十年代中期,逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件。
到八十年代后期国际上知名的CAE软件有NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYN-3D, MARC, ASKA, DYNA, MODULEF、FASTRAN 等。
国内的CAE软件主要是JIFEX, FEM, FEPS, …等。
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四、有限元分析
更大规模的建筑,更快速的交通工具,更精密的大功率设备…,要求工程师在设计阶段就能精确的预测产品和工程的技术性能。
在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元法,为解决复杂的工程分析计算问题提供了有效途径。
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