CAE有限元仿真技術(shù)所應(yīng)用面臨的十大挑戰(zhàn)

 從有限元技術(shù)上世紀(jì)60年代初誕生至今，CAE技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)，在工業(yè)界的需求的牽引和軟件、硬件技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，CAE已經(jīng)滲入到產(chǎn)品研發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，由輔助的驗(yàn)證工具，轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新的引擎。

 深圳市有限元科技有限公司是一家有十年cae項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的高科技企業(yè)，公司代理國外多款著名cae軟件，并提供軟件的銷售與培訓(xùn)業(yè)務(wù)，另研發(fā)出多款行業(yè)cae通用軟件，并秉承以最高質(zhì)量的產(chǎn)品和最高質(zhì)量的服務(wù)滿足客戶的各種需求的服務(wù)理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國超過500家企業(yè)提供cae分析服務(wù)。如需購買cae軟件或咨詢服務(wù)請聯(lián)系電話：13632683051，咨詢QQ：2039363860/4006046636。

 根據(jù)虛擬仿真的對象、計(jì)算方法、物理場、應(yīng)用行業(yè)等不同維度，CAE技術(shù)可以細(xì)分出很多單元技術(shù)。在過去幾十年的發(fā)展過程當(dāng)中，誕生了很多解決特定行業(yè)、特定問題的CAE產(chǎn)品和專業(yè)CAE廠商。

 雖然CAE技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，但是，對于CAE技術(shù)的用戶企業(yè)和CAE軟件提供商、CAE工程咨詢公司而言，仍然面臨著諸多實(shí)際問題和挑戰(zhàn)：

 1、CAE軟件的易用性

 虛擬仿真涉及到大量的數(shù)學(xué)和力學(xué)問題。因此，傳統(tǒng)的CAE軟件被稱為“只有博士才能用好的軟件”，作為“陽春白雪”的技術(shù)，長期得不到普及應(yīng)用。如何能夠讓擁有豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和制造業(yè)專業(yè)背景的工程師能夠?qū)AE軟件應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用，是一個(gè)十分重要的問題。

 2、CAE知識的積累與傳承

 同樣的產(chǎn)品模型，應(yīng)用同樣的CAE軟件，但不同的分析工程師，由于知識和經(jīng)驗(yàn)的差異，分析出來的結(jié)果差異會(huì)很大。因此，企業(yè)如何建立自己的虛擬仿真規(guī)范和知識庫，實(shí)現(xiàn)對虛擬仿真知識的捕捉和重用，如何將經(jīng)驗(yàn)豐富的分析專家的仿真知識和仿真流程傳承給新入門的分析工程師，是企業(yè)真正應(yīng)用好CAE技術(shù)的關(guān)鍵。

 3、仿真流程的規(guī)范化與自動(dòng)化

 對產(chǎn)品進(jìn)行虛擬仿真涉及到十分復(fù)雜的流程，而應(yīng)用單元的CAE產(chǎn)品，需要手工管理仿真流程，導(dǎo)致虛擬仿真的效率不高。如何實(shí)現(xiàn)虛擬仿真流程的自動(dòng)化，創(chuàng)建完整的仿真流程模板，并且能夠根據(jù)各個(gè)學(xué)科仿真的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)格模型，對于提升虛擬仿真的效率和質(zhì)量非常關(guān)鍵。對此，深圳市有限元科技有限公司根據(jù)自身項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)實(shí)力自主研發(fā)出RDS-精益設(shè)計(jì)與仿真可靠性管控平臺(tái)。其核心是為企業(yè)解決產(chǎn)品技術(shù)內(nèi)容管理、知識管理以及技術(shù)的沉淀；RDS仿真平臺(tái)將國標(biāo)、企標(biāo)、行標(biāo)以及人工經(jīng)驗(yàn)融入日常項(xiàng)目開發(fā)，實(shí)現(xiàn)管理與技術(shù)的數(shù)字化融合，能夠有效協(xié)助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)的落實(shí)，對設(shè)計(jì)技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行積累，量化管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能進(jìn)行可靠性評估，從而為企業(yè)帶來諸多益處。同時(shí)RDS能夠全面、有效管理產(chǎn)品開發(fā)的協(xié)同工作平臺(tái)。

 4、對虛擬仿真的結(jié)果的評價(jià)

 如何將虛擬仿真與實(shí)際的物理試驗(yàn)結(jié)合起來，提高虛擬仿真結(jié)果的置信度，從而真正減少物理樣機(jī)和物理試驗(yàn)的數(shù)量，在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，降低產(chǎn)品研發(fā)成本，提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率和研發(fā)效率。

 5、多學(xué)科仿真與優(yōu)化

 各個(gè)領(lǐng)域的虛擬仿真結(jié)果得出了局部的性能仿真和改進(jìn)建議，但是，單元的CAE產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整體性能提升，只能解決局部優(yōu)化問題，無法解決全局優(yōu)化問題。

 6、仿真數(shù)據(jù)的管理

 在虛擬仿真的過程中，生成了海量的、不同類型的仿真文檔和數(shù)據(jù)，對應(yīng)不同的分析結(jié)果。如何有效管理仿真文檔，如何建立分析文檔與產(chǎn)品模型的對應(yīng)關(guān)系，是CAE技術(shù)深化應(yīng)用必須解決的問題

 7、多場耦合分析

 在解決一些復(fù)雜的仿真問題過程中，設(shè)計(jì)到多物理場耦合分析的問題，如流固耦合問題，這對于單純提供某個(gè)領(lǐng)域仿真技術(shù)的CAE廠商而言，是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

 8、研發(fā)組織架構(gòu)如何支持仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

 在制造企業(yè)傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)流程當(dāng)中，虛擬仿真技術(shù)還不在主流程之中，虛擬仿真技術(shù)人員往往屬于一個(gè)專門的部門。

如何在企業(yè)中將虛擬仿真技術(shù)真正融入產(chǎn)品研發(fā)流程當(dāng)中，調(diào)整企業(yè)研發(fā)部門的組織架構(gòu)和研發(fā)組織體系，使仿真分析工程師與設(shè)計(jì)、工藝和制造工程師協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)從事多個(gè)學(xué)科虛擬仿真的工程師之間的協(xié)作，真正實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

 另外，如何在上下游企業(yè)之間進(jìn)行虛擬仿真的協(xié)同，則更是一個(gè)難題。

 9、虛擬仿真軟件與優(yōu)化軟件的結(jié)合

 虛擬仿真軟件只能完成仿真計(jì)算，卻不能解決優(yōu)化問題，應(yīng)用虛擬仿真軟件是一個(gè)試錯(cuò)過程。因此，虛擬仿真技術(shù)如何與優(yōu)化技術(shù)有效結(jié)合，是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。

 10、仿真技術(shù)如何跟上計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展

 目前，多核CPU、GPU、刀片工作站等硬件技術(shù)發(fā)展迅速，充分利用多核CPU、HPC、并行計(jì)算等新興技術(shù)，來提高虛擬仿真的效率，是一個(gè)重要的問題。

 目前，全球CAE技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的焦點(diǎn)已經(jīng)從單元技術(shù)的提升轉(zhuǎn)向?qū)φ麄€(gè)虛擬仿真流程、乃至整個(gè)研發(fā)過程管理的提升。面對這十大挑戰(zhàn)，能否給出明確而完整的解答，將決定CAE廠商未來在全球CAE市場的競爭力。

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