Počítačem podporované inženýrství - Computer-aided engineering

Nelineární statická analýza 3D struktury vystavené plastickým deformacím

Počítačem podporované inženýrství (CAE) je široké použití počítačový software pomáhat v inženýrství analytické úkoly. To zahrnuje analýza konečných prvků (FEA), výpočetní dynamika tekutin (CFD), vícetělová dynamika (MBD), trvanlivost a optimalizace. Je součástí počítačem podporovaný design (CAD) a počítačem podporovaná výroba (CAM) v kolektivní zkratce „CAx“.

Přehled

Počítačem podporované inženýrství primárně používá Počítačem podporovaný design (CAD) software, kterému se někdy říká nástroje CAE. Nástroje CAE se používají například k analýze robustnosti a výkonu komponent a sestav. Termín zahrnuje simulaci, validace a optimalizace produktů a výrobních nástrojů. V budoucnu budou systémy CAE významnými poskytovateli informací, které pomohou podpořit konstrukční týmy při rozhodování. Počítačem podporované inženýrství se používá v mnoha oblastech, jako je automobilový, letecký, vesmírný a loďařský průmysl.[1]

S ohledem na informační sítě Systémy CAE jsou jednotlivě považovány za jediné uzel na celkové informační síti a každý uzel může interagovat s ostatními uzly v síti.

Systémy CAE mohou poskytovat podporu podnikům. Toho je dosaženo použitím referenčních architektur a jejich schopností umístit informační pohledy na obchodní proces. Referenční architektura je základem, ze kterého vychází informační model, zejména modely produktů a výroby.

Termín CAE v minulosti někteří také používali k popisu využití výpočetní techniky ve strojírenství v širším smyslu než jen ve strojírenské analýze. Právě v této souvislosti tento termín vytvořil Jason Lemon, zakladatel společnosti SDRC na konci 70. let. Tato definice je však dnes lépe známa pojmy CAx a PLM.[2]

Pole a fáze CAE

Pokryté oblasti CAE zahrnují:

Obecně existují tři fáze v jakémkoli počítačově podporovaném inženýrském úkolu:

  • Předběžné zpracování - definování modelu a environmentálních faktorů, které se na něj použijí. (obvykle model konečných prvků, ale fazeta, voxel a používají se také metody tenkých plechů)
  • Řešitel analýzy (obvykle se provádí na vysoce výkonných počítačích)
  • Post-processing výsledků (pomocí vizualizačních nástrojů)

Tento cyklus je iterován, často mnohokrát, buď ručně, nebo pomocí komerční optimalizační software.

CAE v automobilovém průmyslu

Nástroje CAE jsou velmi široce používány v automobilový průmysl. Jejich použití ve skutečnosti umožnilo výrobcům automobilů snížit náklady a čas na vývoj produktů a současně zlepšit bezpečnost, pohodlí a životnost vozidel, která vyrábějí. Prediktivní schopnost nástrojů CAE pokročila do bodu, kdy se většina ověřování návrhu nyní provádí spíše pomocí počítačových simulací (diagnostika) než fyzických prototyp testování. Spolehlivost CAE je založena na všech správných předpokladech jako vstupech a musí identifikovat kritické vstupy (BJ). I když v CAE došlo k mnoha pokrokům a je široce používán v oblasti inženýrství, fyzické testování je stále nutností. Používá se k ověření a aktualizace modelu, přesně definovat zatížení a okrajové podmínky a pro finální odhlášení prototypu.

Budoucnost CAE v procesu vývoje produktu

Přestože si CAE vybudovala silnou reputaci jako nástroj pro ověřování, odstraňování problémů a analýzu, stále existuje představa, že dostatečně přesné výsledky se v návrhový cyklus skutečně řídit design. Lze očekávat, že se z toho stane problém, protože moderní výrobky budou stále složitější. Obsahují chytré systémy, což vede ke zvýšené potřebě multi-fyzikální analýzy včetně řízení, a obsahují nové lehké materiály, které jsou konstruktéři často méně obeznámeni. Softwarové společnosti a výrobci CAE neustále hledají nástroje a vylepšení procesů, jak tuto situaci změnit. Po softwarové stránce se neustále snaží vyvinout výkonnější řešitele, lépe využívat počítačové zdroje a zahrnout technické znalosti do předběžného a následného zpracování. Na straně procesu se snaží dosáhnout lepšího sladění mezi 3D CAE, 1D System Simulation a fyzickým testováním. To by mělo zvýšit realitu modelování a rychlost výpočtu. Navíc se snaží celkově lépe integrovat CAE správa životního cyklu produktu. Tímto způsobem mohou propojit design produktu s použitím produktu, což je u inteligentních produktů absolutní nutnost. Takový vylepšený inženýrský proces se také označuje jako prediktivní inženýrská analýza.[3][4]

Viz také

Reference

  1. ^ Saracoglu, B. O. (2006). "Identifikace kritérií technologického výkonu pro CAD / CAM / CAE / CIM / CAL v lodním průmyslu". 2006 Řízení technologií pro globální budoucnost - konference PICMET 2006. 1635–1646. doi:10.1109 / PICMET.2006.296739. ISBN  1-890843-14-8.CS1 maint: ref = harv (odkaz)
  2. ^ Marks, Peter. „2007: Na památku Dr. Jasona A. Lemona, průkopníka CAE“. gfxspeak.com. Citováno 2. července 2011.
  3. ^ Van der Auweraer, Herman; Anthonis, Jan; De Bruyne, Stijn; Leuridan, Jan (2012). „Virtuální inženýrství v práci: výzvy při navrhování mechatronických produktů“. Inženýrství s počítači. 29 (3): 389–408. doi:10.1007 / s00366-012-0286-6.
  4. ^ Seong Wook Cho; Seung Wook Kim; Park Jin-Pyo; Sang Wook Yang; Young Choi (2011). "Rámec technické spolupráce s daty analýzy CAE". International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 12.

Další čtení

  • B. Raphael a I.F.C. Smith (2003). Základy počítačově podporovaného inženýrství. John Wiley. ISBN  978-0-471-48715-9.

externí odkazy