如何进行CAE分析?
在现代工程领域,计算机辅助工程(computer aided engineering,CAE)可以在设计阶段对结构进行校核、优化,使工程师在产品未生产之前就对设计的经济性、可靠性、安全性进行评估。在这样的背景下,CAE开始在结构设计中发挥出极其重要的作用。在各种CAE方法中,有限元法(finite element method,FEM)在工程领域应用广,也是技术相对比较成熟的一种方法。作为一个合格的有限元分析(finite element analysis,FEA)工程师,至少应该具备以下3个方面的要求:
(1)坚实的理论基础,主要包括力学理论(对于结构有限元分析工程师)和有限元理论;
(2)软件运用经验,能熟练应用常用的有限元软件;
(3)工程实践经验,对于各种工程问题能够准确地判断并确定分析方案。
在这3个方面中,简单的就是软件运用,很多初学者通过对一些参考书的模仿及学习,熟悉了几个例题之后,就信心满满,以为自己可以做一个分析工程师了,这是错误的。参考书的例题与实际工程分析有质的区别:例题是简化的模型,分析类型和边界条件已知,初学者只是简单的遵照参考书的过程重复计算。这个操作过程,中学生都可以完成。在做工程分析的时候,情况完全不同,模型的简化、分析类型和边界条件全部未知,在计算完成后,还需要对结果进行分析和评价。
下面简要介绍CAE的分析流程。首先,针对实际工程的问题进行判断,依据工况确定问题类型,判定是否需要有限元分析(很多问题用基本力学计算或者查手册就能更快更准确地得到答案);其次,对有限元分析项目进行规划并计算,包括模型简化及计算规模、分析类型和边界条件的确定;,根据有限元分析结果,提出相应结论和建议,包括分析项目的可靠性、安全性判定,优化的可能,危险的处理等。由上可知,有限元分析工程师仅靠熟悉软件是远远不够的,其工作是对专业知识及实践经验的综合性体现。