以结构CAE的角度看CAE的应用

目前CAE在工业领域的应用大致可以总结为以下几个场景：面向设计、面向研发、面向疑难杂症。

（仅讲CAE技术本身，CAE技术结合在线监测、可视化等CAE+外沿技术的应用不在本文所述内容中）

1、面向设计

面向设计CAE解决的是产品的设计问题，CAE完全参与甚至决定产品的设计。

特点：

1）专业性强，对专业知识要求比CAE知识高；

2）有专业的国家规范、行业规范和经验约束，最主要的是由权威性的标准；

3）CAE结合行业知识和相关规范，实现定量分析；

4）快速响应，能够高效率利用CAE结果进行设计，周期较短；

5）CAE分析结果即能代表最终结果，无需试验验证，因为有规范背书；

6）专业性CAE软件或者定制化的CAE软件比通用性CAE软件更受欢迎；

7）CAE的应用更为成熟。

从其特点可以看出，面向设计的CAE应用即是将传统的手算过程以CAE的形式展现，实现电算化，提高产品设计效率。

典型行业：

建筑、桥梁、压力容器等覆盖较广、对生命和财产能够产生广大、显著影响的行业。（这些行业建立标准的动力也是相对较大的）。

 

2、面向研发

面向研发CAE主要是帮助产品的研发，参与产品的研发过程，与其他的过程配合才能决定产品的实际设计。

特点：

1）CAE仅作为辅助，对人员的专业能力要求相对不高，重点是CAE技术、软件操作和应用能力；

2）主要是定性分析，分析结果不以“行与不行”为指导意见，而是以“受力更好”、“重量更轻”、“寿命更长”、“强度更高”等意见指导产品设计；

3）过程较长，需要很多次的迭代，甚至是优化，以使产品性能更好；

4）CAE分析辅助产品的设计，为产品提供预测性的建议，最终产品的定型还要依赖于试验验证，难以做到以CAE分析结果作为产品设计的决定性依据；

5）面向研发的CAE应用目前比较适合在大批量产品的设计上，例如手机行业、汽车行业、芯片行业，应用成本是其中比较关键的一个因素；

6）面向研发的CAE应用发展的最终形式是面向设计，通过大量的CAE应用经验、试验数据积累、行业理论的成熟、企业CAE规范与流程的完善，最终会助推CAE在该行业的成熟应用，也助推行业颁布产品设计相关的CAE标准，有了标准背书，自然会使该行业的CAE应用成为一种必须；

7）面向研发CAE应用成为面向设计CAE应用可能需要经历很长的时间，就如压力容器行业，其过程也是历经了几十年，投入了大量的理论研究人员。

 

3、面向研发CAE与面向设计CAE的区别：

最主要的区别是：是通过个人（团队）还是通过标准（权威性的标准）来判断CAE分析结果是行与不行。

通过个人来判断必然受到个人自身的经验和能力的影响，具有局限性，不同的人很可能有不同的结果，一个人在不同阶段也可能做出不同的结果，所以CAE结果只用来参考，不用来下结论、作保证；

通过标准来判断，只要严格遵守标准的所有规定，任何过程和处理方法都有据可依，满足标准规定的要求，那么结果就是对的，完全能够决定设计的行与不行。换句话说，如果整个CAE流程是完全对的上标准的，那么即使产品最后出了问题，那也不是CAE分析设计的问题！

典型行业：

汽车、手机、电子芯片等做大批量的产品、资本相对雄厚、追求创新的行业。

 

4、面向疑难杂症

面向疑难杂症CAE应用顾名思义是通过CAE的手段或者再结合其他手段解决普通方法难以解决的问题。

例如某转子的故障诊断问题、设备爆炸原因分析、焊接失效问题、激光焊接模拟等等。

特点：

1）“科研”属性较强，关键在于理论，CAE只是为了找到问题（原因、关键）的手段；

2）CAE应用通常较为复杂，涉及的不确定因素多（例如复合材料本构的合理描述、爆炸算法的准确性、移动热源模拟的准确性等等），CAE结果的可用性需要打折扣；

3）CAE经验难以复制，更强调个人因素的影响；

4）面向疑难杂症的CAE应用关键在于解决疑难杂症本身，并非简单的在于CAE分析结果。不管怎样的分析结果，如果能够基于理论，使结果能够与理论自洽，以说明问题、解决问题，那么CAE就是有意义的。