CAE在推广和应用设计中的优势

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：可是，事实上，却很少在国内发现有推广设计CAE的优秀事例。不从认识上消除这些担心，就难以在设计现场推广应用CAE，这也是没有引进设计CAE的一个原因。现在本田大量地采用了设计CAE，实现了从KKD设计到设计CAE的转变。在领导人员认识和理解了设计CAE的重要性和优越性以后，问题就成功了一半。特别要注意采用那些设计人员易于熟悉的工具，如与CAD系统集成的CAE工具。

在知道设计CAE的好处以后，在实际设计工作中推广设计CAE大概不会有太大的问题。可是，事实上，却很少在国内发现有推广设计CAE的优秀事例。原因大致有如下几种。

1）企业没有应用CAE的传统和经验。

2）有一种观念是，设计业务已经忙不过来了，设计人员抽不出时间来做分析，认为还是让专门从事分析的人来干为好。但另一方面，要把模型准备好，还要把分析条件准确无误地告诉专门的分析人员也觉得不容易。

3）认为CAE不是设计部门的工作，但设计人员对越来越复杂化的设计要求却不知如何下手。

4）设计人员认为CAE很难——既需要具备有限元的专门知识，还要会使用专门的工具，因此担心只会CAD的一般设计人员用不好CAE。

5）分析人员则认为，分析的工作越来越多，没有处理的案子积压得太多，没有时间做那些看似“简单的”强度和刚度分析。但正是这些看似简单的强度和刚度分析，在多数情况下决定了设计的质量。

总的来说，人们都理解在设计人员日常业务中引入CAE的有效性，但没有认识到实际的紧迫感；感到有必要在设计人员日常业务中引入CAE，但对设计现场能否用好CAE有不安和担心。不从认识上消除这些担心，就难以在设计现场推广应用CAE，这也是没有引进设计CAE的一个原因。要从认识上消除这些担心，就要先来看看实际工作中大量的设计人员是如何进行设计业务的。设计人员在设计一个产品时，在考虑强度、刚度、振动的设计要求时，不外乎以下三种方法：

图0-8 理想的产品开发流程

图0-9 将CAE工作前置（Front-Loading）了的理想的设计流程

1）应用前人的传承经验。

2）用过去实际设计的产品加以变化，即设计样式的沿用。

3）查看机械设计手册，查找可以引用的公式和指南。

对于第一点，很多企业由于历史的原因，积累不多，没有很多可以运用的经验。而第二点，也因为实际产品的复杂化和多样化，可以沿用的设计样式是有限的。对于第三点，也因产品的复杂化和多样化，越来越难以找到现成的公式和指南。

这些实际设计工作中的困难，不仅是我国企业的难题，也是世界上各国企业所面临的难题。笔者在和本田技术研究所的人员交流过程中，得知在“本田”这样的国际先进的生产企业里，在引入设计CAE以前，刚分配来的毕业生加入企业进行设计工作时，老的设计人员告诉他们设计工作要靠勘（即感觉）、经验和胆量。在“本田”把这称为KKD设计（KKD是勘、经验和胆量三个汉字在日语读音的首个罗马字母^［2］）。而由于汽车设计对象的复杂性，这种摸着石头过河式的KKD设计方法显然不能适应现代汽车工业的要求。现在本田大量地采用了设计CAE，实现了从KKD设计到设计CAE的转变。其实，给设计人员提供CAE这个工具，情况肯定不会比KKD设计时差。

如何让设计人员积极使用CAE？

首先，要认识到意识改革的必要性，特别是担负设计工作的领导人员的重视很重要。在领导人员认识和理解了设计CAE的重要性和优越性以后，问题就成功了一半。另外，如果企业原来就有专门从事分析的人员，就要明确设计人员CAE和专家CAE的分工和协作关系，让专门从事分析的人员积极参与设计CAE的推广和应用工作，如开发针对企业产品的分析工作流程（Scenario或Workflow）、自动化的分析模板等供设计人员使用。同时，专门从事分析的人员也担负着企业最复杂的分析工作，如多场耦合的仿真模拟，复杂非线性、复杂材料行为的模拟工作。如果企业原来没有专门从事分析的人员，就要给设计人员创造应用设计CAE的有利条件，以提高企业的产品设计水平。其次，要采用适用的系统。特别要注意采用那些设计人员易于熟悉的工具，如与CAD系统集成的CAE工具。这些工具要具有可自动化和可模板化的特点，以减小分析工作的负荷。要引入具有简单易用的对话式界面和结果报告生成功能的CAE工具，特别要注意界面所用的语言，要使用工程师所熟悉的工程语言，而不都是有限元方面的专业名词。在本书中，我们使用集成在CATIA V5中的设计CAE工具来具体讲述设计人员会碰到的不同类型的分析工作流程，以期读者通过本书，可以举一反三，掌握应用设计CAE的各种方法。最后，在选择设计CAE的开始阶段，要注意选择可以在短期内产生效果的问题，先易后难，以便尽早享受设计CAE的实感。

CAE在推广和应用设计中的优势

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