使用有限元素分析 (FEA) 的模擬或電腦輔助工程 (CAE) 是以虛擬方式檢驗產品或設計的方法。該設計在電腦上如 Femap 等的模擬產品套件當中，一開始往往是利用 CAD 資料建立模型。該模擬模型接著是以虛擬的方式，利用如 NX Nastran 等的 FEA 求解器確認該設計在定義的作業條件下，依照預期運作。從模擬得來的結果提供對設計性能的洞見，並能協助工程師進行設計變更及改善。

使用模擬的理由為何?

模擬在過去一向是大型航空及汽車公司的專門領域。然而這些日子以來有了強大且價錢不貴的電腦，以及使用簡便且可負擔的軟體，在各種廣泛的產業當中有越來越多的中小型公司從事模擬工作。

設計流程當中使用模擬，可帶來眾多好處，不僅能節省時間、金錢及貴公司或產品的名聲，更可以協助您更迅速創新，使產品更快上市。以下僅為使用模擬的若干理由。

迅速達成良好的設計，而且更快上市

由於在更短的週期之內製作設計的需求越來越大，縮短的上市時間已成為促使在設計中採用模擬最首要的商業壓力。原型製造及測試可能會花上極長的時間。然而，由於模擬讓設計能以虛擬的方式經過測試，也就不太需要倚賴實體測試及原型製作，結果所省下的時間意味著您可有效率地將設計上市。

"有了 Femap ，我們便能很快地建構幾何。我們在 Femap 當中建立結構模型，在 NX Nastran 當中執行模型分析，而且如果該模型無法運作，我們可以迅速地更改設計，重試一次。"

-- Mike Pagnotta - 公司總裁 - Pagnotta Engineering

減少實體測試並節省金錢

製造是花錢的事，而且測試也可能非常昂貴。除了省時外，使用模擬確認設計以減少測試的經常性費用，也意味著您將能大為減少製造及測試原型的費用，可省下相當大的成本。

“我們利用 Femap 可比使用實體測試快四倍的時間內取得資訊。”

-- Brenton Ellis - Quest Aircraft 飛機公司設計工程師

更迅速創新並擊敗競爭者

現今的製造商所面臨的重大商業壓力，在於客戶需要更高品質的新產品，而且客戶的需求也愈益複雜。為滿足複雜性更高的設計需求，在設計周期之內迅速創新的能力變得極為重要。透過虛擬設計實驗，更迅速的創新─創意的產品設計及透過新點子引進的改善過程─在模擬的協助下可成真。模擬能協助您改善目前的產品、創造高品質的新產品，因此為您的客戶提供更好的服務，藉以讓您領先競爭者。

"Femap 及 NX Nastran 讓我們能揮灑我們的創意，而不至於新點子會讓公司走錯路。在像我們一般的創新領域中， FEA 為一關鍵工具。"

-- Paul Voerman – Challenge B.V. 公司總裁暨創辦人

控制材料成本

這些日子有個重大的考量是材料成本的升高。利用模擬可以將設計充分運用，使其依需要一樣堅固，並去除浪費的重新設計，藉以將設計中使用的材料量減到最少。更甚者，還有可能評估其他在設計中較不昂貴的材料效能，以進一步省下潛在的成本。

“充分使用材料是我們達成低成本及高效能的方式，而且雖然有可能以人工計算達到，擁有 NX Nastran 的 Femap 卻能加速使設計達到最理想的境界，因此我們能以此為優勢並經常性進行。"

-- Gianluca Camparini – MDT Mc Drill Technology 公司結構設計經理

在生產前修正設計，而不是事後修正產品

在領域中的產品召回及產品故障不僅非常昂貴，還可能對貴公司及產品本身的名聲造成無法評估的損害。在虛擬世界中模擬產品設計，可在當中發現缺陷，並在設計進入生產之前及時的方式改正，因而能提升設計的品質、省卻之後昂貴的產品召回，並提高公司及產品的名聲。

“有句諺語：『三思而行。』在機械工程的世界中，我們利用擁有 NX Nastran 的 Femap 再三估算，如此我們只需要測試一次。因此，我們的產品不僅能及時上市，我們還能降低成本，並提供路上更安全的產品。在現今的全球市場，我們有可能在澳洲內地來回鄰近的雜貨店時看到我們的車輪零件。我們必須審慎設計產品，而擁有 NX Nastran 的 Femap 則在協助我們設計方面扮演著重大的角色。"

-- Joe Brotherton – KIC Holdings 公司產品開發部主管

模擬的主要元件為何?

擁有 NX Nastran 的 Femap

• 與您的 CAD 系統成為介面的 Femap 圖形模型建構環境，採用 CAD 幾何模型，將其轉化成分析模型，並設定載入環境。
• NX Nastran 本身能執行解決方案，並估算偏斜度、力度及應力。
• 然後再回到 Femap ，以圖形方式顯示 NX Nastran 估算的結果，藉以完成分析流程。