CAE（計算機輔助工程）分析是采用虛擬分析方法對結構（場）的性能進行模擬（仿真），預測結構（場）的性能，優(yōu)化結構（場）的設計，為產(chǎn)品研發(fā)提供指南，為解決實際工程問題提供依據(jù)。
    目錄:CAE在產(chǎn)品研發(fā)中的應用/1.CAE應用簡述/2.CAE在汽車產(chǎn)品研發(fā)中的應用/3.CAE分析能力的形成/4.CAE分析時應注意的問題/5.提高CAE的應用水平 　　
　　1. CAE應用簡述 
    CAE(計算機輔助工程)分析是采用虛擬分析方法對結構(場)的性能進行模擬(仿真)，預測結構(場)的性能，優(yōu)化結構(場)的設計，為產(chǎn)品研發(fā)提供指南，為解決實際工程問題提供依據(jù)。有限元分析(FEA)是以計算機為工具的數(shù)值計算分析方法。有限元分析是CAE的重要組成部分，CAE的應用首先是從有限元分析開始的。1965年，美國的大型通用有限元分析程序MSC.NASTRAN首先應用于航空航天。1975年，國內(nèi)開始舉辦有限元學習班。1980年，美國的有限元結構分析程序 SAP5引進我國，有限元分析開始在我國推廣，逐漸成為產(chǎn)品研發(fā)的重要工具。有限元分析在優(yōu)化結構設計、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少試驗樣品、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本等方面發(fā)揮了巨大作用，取得了明顯的經(jīng)濟效益。 　　
　　有限元分析應用的發(fā)展與計算機軟件和硬件的發(fā)展密切相關。在有限元分析應用的初期，有限元分析程序沒有前、后處理的功能，后來有限元分析有了前、后處理，其功能也在不斷完善。在有限元分析沒有前、后處理功能的情況下，有限元分析模型的建立和計算結果的整理都是由人工完成的。從1995年開始，國際上先進的三維計算機輔助設計(CAD)軟件(UG，PRO/E等) ，和具有前、后處理功能的大型通用有限元分析程序( MSC.NASTRAN ，ANSYS 等)先后引進我國，設計人員實現(xiàn)了從二維制圖到三維設計的轉變。有限元分析人員可以在結構件的三維實體幾何圖形上比較方便地用前處理劃分網(wǎng)格，建立有限元模型，在計算機求解完成后用后處理顯示計算結果，計算結果的可視化(動畫顯示)使計算結果一目了然。有限元分析和前、后處理功能不斷發(fā)展和完善，越來越自動化和智能化，有限元分析計算結果的精度也在不斷提高。以前計算機硬件落后、資源有限，有限元分析只好采用超單元和子結構的方法對大題目進行分析。由于計算機的硬件在不斷更新?lián)Q代，以前的計算機已被淘汰，有限元分析已開始廣泛使用新的高檔微機、工作站、服務器或巨型機。現(xiàn)在，有限元分析已經(jīng)很少采用超單元和子結構的分析方法，而是經(jīng)常采用一個模型多用的方法，對有幾十萬個結點規(guī)模的題目進行分析已經(jīng)是輕而易舉的事情。 　　
　　在有限元分析廣泛應用的同時，各廠礦企業(yè)、高等院校和科研單位等有關部門也開展了C4P(CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM)的工作，建立了計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。國際上先進的多剛體動力學分析軟件ADAMS、空氣動力學(CFD)分析軟件FLUENT、用于碰撞分析的LS-DYNA軟件、用于振動噪聲(NVH)分析的LMS軟件、用于系統(tǒng)過程集成及優(yōu)化分析的軟件OPTIMUS等也在我國逐漸廣泛應用起來。產(chǎn)品研發(fā)實現(xiàn)了從經(jīng)驗設計到計算機輔助設計的轉變。人們實現(xiàn)了多年的夢想，CAE與CAD同步，CAE指導CAD，CAE為CAD提供依據(jù)。現(xiàn)在，CAE已廣泛用于航空航天、電子電器、機械制造、材料工程、汽車、鐵道、造船、水力、土木工程、醫(yī)療器械、石油化工、核能、鋼鐵冶金、電力、地礦、一般工業(yè)、日常生活用品、教學和科研等各個領域。 　　
2.CAE在汽車產(chǎn)品研發(fā)中的應用 
    在汽車產(chǎn)品研發(fā)的整個過程中，CAE分析可以對汽車結構的強度、剛度、車輛的振動噪聲(NVH)、舒適性(平順性)、耐久性、多剛體動力學、碰撞、乘員的安全性，以及動力總成(發(fā)動機和變速箱)的性能等方面進行模擬(仿真)分析、預測結構(場)的性能、判斷設計的合理性、優(yōu)化結構設計。此外，用CAE還可以對沖壓成型、鑄造和鍛造的工藝過程進行模擬分析，優(yōu)化結構設計，解決產(chǎn)品質(zhì)量問題。由于汽車在批量生產(chǎn)以后改進設計的成本顯著地高于汽車在研發(fā)初期改進設計的成本，CAE的模擬分析主要應用在工藝設備、模具和樣車制造之前，也就是從汽車產(chǎn)品研發(fā)初期就開始用CAE進行模擬分析，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計中的隱患，優(yōu)化結構設計，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使汽車滿足國家的法規(guī)和用戶的需求。通過CAE 的優(yōu)化分析，有關部門可以只對一種較優(yōu)的設計方案進行試制和試驗，減少試制費用，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，使新產(chǎn)品早日投入市場，增強企業(yè)的競爭力。在汽車產(chǎn)品批量生產(chǎn)以后，CAE分析主要用于解決汽車在使用過程中發(fā)生的質(zhì)量問題。CAE、CAD和試驗分析相結合，顯著地提高了汽車產(chǎn)品研發(fā)的水平。盡管現(xiàn)在車輛的道路試驗和用戶使用仍然是評價車輛性能唯一有效的途徑，但是CAE的最終目標是用虛擬樣車的分析完全代替車輛試驗。雖然目前還沒有實現(xiàn)，但這是努力的方向。
3.CAE分析能力的形成 　　
　　a. 實現(xiàn)三維CAD，根據(jù)要分析的問題選擇合適的CAE分析軟件； 　　
　　b. CAE和CAD數(shù)據(jù)傳遞一體化， 實現(xiàn)設計和分析同步； 　　
　　c. 形成設計標準和試驗規(guī)范； 　　
　　d. 通過CAE分析的典型算例與試驗結果的比較，形成CAE分析指南； 　　
　　e. 建立數(shù)據(jù)庫； 　　
　　f. 培養(yǎng)一定數(shù)量的CAE分析人員； 　　
　　g. 將常規(guī)的CAE分析項目納入產(chǎn)品研發(fā)程序，將CAE分析報告作為鑒定新產(chǎn)品研發(fā)成果的依據(jù)。
4.CAE分析時應注意的問題 　　
　　a. 將實際工程問題轉化為力學問題要正確。 　　
　　b. 分析對象的選取、載荷工況和施加載荷的確定、邊界條件(位移約束條件)的確定、結構的剛度和質(zhì)量、載荷傳遞路徑和應力集中等問題的處理是CAE 分析的關鍵。 　　
　　c. CAE模型的建立是在對分析對象進行力學定性分析之后進行的。 　　
　　d. 在解決實際工程問題時要區(qū)分靜強度破壞、疲勞破壞和振動耦合破壞。因為結構破壞的原因不同，解決問題的方法也不同。
　　e. 在分析汽車結構件疲勞問題時，不能用材料的應力(S)-疲勞壽命(N)曲線，必須用結構件的載荷(P)-疲勞壽命(N)曲線。 　
　　f. 在一般情況下，建立的有限元模型與分析目的有關。根據(jù)分析目的建立的專用有限元模型不宜提供分析目的以外的準確信息，建議在提出分析目的時要一次性說明。許多公司和企業(yè)有時也采用一個有限元模型多用的方法，這要根據(jù)具體情況靈活掌握。 
　　g. 應認識到建立CAE分析指南對CAE分析的重要性。在建立CAE分析指南之后，就可以減少試驗分析的次數(shù)。在沒有CAE分析指南的情況下，千萬不要以為有了初步計算結果后CAE分析就是正確的。應該認識到CAE分析模型的正確性和計算結果的合理性必須用力學分析(理論)、分析經(jīng)驗、試驗分析和實際使用情況進行判斷。 　　
　　h. CAE 分析的主要目的是優(yōu)化設計、通過多方案比較和設計優(yōu)化分析選擇較優(yōu)的設計方案。在一般情況下，不用CAE的計算結果評價結構“行”還是“不行”。 　　
　　i. 關于試驗驗證問題，應認識到試驗分析和CAE分析都存在誤差，二者是互相驗證的關系。試驗分析的結果和CAE分析的結果(至少在規(guī)律方面)應該基本相同，不能有顯著差異，數(shù)值誤差應在允許的范圍之內(nèi)。 　　
5. 提高CAE的應用水平 
    如何做好CAE分析，也就是如何用CAE分析的結果指導產(chǎn)品研發(fā)(設計)，這是非常重要的。關于CAE分析，表明上看起來簡單，實際上是有較大科技含量的一項辛苦工作。在一些情況下，找出分析對象的載荷和邊界條件是非常困難的，要對分析對象的使用情況進行仔細的觀察和分析，最后還要對計算結果進行分析和確認，不是像有人說的那樣做CAE分析很容易，所謂一按電鈕，計算結果就出來了。看別人CAE 分析容易，自己做起來就不一定容易。 　　
　　CAE分析入門容易，但做好分析就不容易了。國內(nèi)外的許多實例表明，CAE分析人員責任重大，做好CAE分析就能給公司和企業(yè)帶來輝煌，做不好CAE分析就會誤導設計，給公司和企業(yè)帶來損失。學好CAE分析，60%在于理論，40%在于經(jīng)驗。建議CAE分析人員努力學習力學和有關專業(yè)的基本理論，在工作中對CAE分析產(chǎn)生興趣和激情，在思考中產(chǎn)生靈感和智慧，在分析問題時積極動腦筋，對每個數(shù)據(jù)認真負責。從學習到理解、從升華到創(chuàng)新，將日積月累的分析技巧和經(jīng)驗理性化、規(guī)范化，用于指導以后的工作。發(fā)揮設計部門、分析部門和試驗部門的團隊精神，不斷研究設計方法、提高CAE分析和試驗分析的綜合應用能力。