CAE技术及其航天领域的应用.ppt

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1、CAE技术及其航天领域的应用傅德彬诸论----初识CAE两个问题：计算机在现代技术发展中发挥着怎样的作用？计算机如何帮助解决科学研究和工程设计中的问题？信息存储信息传递（数值）计算诸论----初识CAE三个情况现代计算机的诞生是为了解决核爆炸中的计算问题（以计算机为工具的）数值计算已成为理论分析、实验分析之外的新的研究手段高速计算机依然为解决科学计算中的复杂问题而不断推陈出新在过去、现在和将来，计算与仿真都是计算机主要的功能和发展的动力诸论----初识CAECAE(ComputerAidedEngineering)计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、

2、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。在这里所介绍的CAE还包括CFD(ComputationalFluidDynamic)、计算多体动力学(ComputationalDynamicofMulti-bodySystem)等其它利用计算机辅助求解的数值计算方法。诸论----初识CAE齿轮接触应力分析V式6缸发动机爆发压力分析整车碰撞模拟诸论----初识CAE飞行过程表面压力分布垂直起降飞行器流场分析隐身特性分析诸论----初识CAE大型建筑结构强度校核鱼游动特性分析芯片散热特性诸论----初识CAE结

3、构碰撞（瞬态动力学）诸论----初识CAE多体动力学发射过程诸论----初识CAE流动分析诸论----课程概况课程目标掌握CAE的基本概念和一般应用重点掌握有限元分析基本概念，学会应用ANSY工具软件进行结构分析掌握虚拟样机技术(多体动力学)基本概念，学会应用Adams工具软件进行多体动力学分析掌握CFD基本概念，学会应用Fluent进行简单流场分析诸论----课程概况课程内容CAE概况与分析思路Ansys入门与提高（上机培训与练习）有限元分析基础Adams入门（上机培训与练习）虚拟样机技术基础Fluent入门（上机培训与练习）CFD基础CAE在航天领域的应用(上机培训

4、与练习)诸论----课程概况课程要求积极实践（上机操作，课后练习）加强基础（了解数值计算基础和专业理论）提高理论（利用数值方法对理论中涉及的问题进行验证分析）考核方式平时成绩（30%）上机操作（40%）理论考核（30%）一.CAE概况CAE是在产品的研发过程中，利用计算机进行建模及性能仿真分析性能仿真的内容涉及产品（或系统）的力学性能（变形，应力）、热学性能、流动性能、振动特性和噪声控制等可替代大多数昂贵而费时的物理样机实验，即用数字化样机取代传统的物理样机实验广泛应用于各工业领域什么是CAE（计算机辅助工程）一.CAE概况波音777的研发过程中采用CAE数字化样机技术

5、，节省了大量物理样机试飞次数，仅一次试飞即获得成功，每次物理样机实验需花费1亿美元CAE技术在汽车工业中的应用，使新车开发周期由原来的5~6年缩减到现在的1~2年美国NASA的喷气推进实验室（JPL）应用CAE技术成功地实现了火星探测器“勇气号”、“机遇号”在火星上的软着陆仿真分析。仿真结果预测到由于制动火箭和火星风的相互作用，使探测器在着陆时可能出现翻滚，从而改进了技术方案，保证了登陆成功为什么用CAE方案设计建模物理建模，数学建模，计算建模仿真计算机仿真，解析方法，实验方法结果可视化照片，录像带，计算机图形，虚拟现实详细设计物理样机制造物理样机测试批量生产虚拟样机分

6、析一.CAE概况产品研发的一般过程一.CAE概况CAE解决问题的一般过程一.CAE概况CAE相关课程材料力学，弹性力学流体力学，热力学等理论力学，机械原理，机械振动计算机三维造型（CAD技术）有限元分析(有限元理论及软件的使用)虚拟样机理论及应用（多体系统动力学理论）计算流体力学(CFD)一.CAE概况CAE应用现状现有先进产品开发技术包括:CAD/CAE/CAM/PLMCAD已普及（大多数工程师必须掌握）CAM/PLM仍处于研发阶段CAE在发达国家及一些大公司中利用CAE技术优化产品设计以降低成本，缩短研发周期已达80%~95%CAE的应用已含盖机械工程的各个方面（包

7、括运动分析，动力学分析，强度及稳定性分析，液压传动分析，振动和噪声的控制等）CAE方面的专业人才短缺（包括发达国家）一.CAE概况CAE的未来CAD/CAE/CAM/PLM的软件被广泛应用（“CAE计算器”）每个工程师都具备CAE的知识和能力大规模、多尺度、多场耦合分析，虚拟工程CAE全球化（如中国、印度的工程师承接美国的CAE项目）在线分析：新一代高速因特网实现软件共享，协同分析打好基础，做好准备，适应未来发展的需要二.CAE方法体系及软件有限元法CAE的最主要方法，求解问题包罗万象，几乎涵盖各个学科及各个工程领域。技术最成熟，商业软件