Ta strona jest wyświetlana w języku polskim przy użyciu automatycznego translatora. Czy chcesz wyświetlić ją w języku angielskim?
Czy tłumaczenie było pomocne?
  1. Home
  2. Technology
  3. Inżynieria wspomagana komputerowo

Inżynieria wspomagana komputerowo (CAE)

Inżynieria wspomagana komputerowo to wykorzystanie oprogramowania komputerowego w różnych branżach do symulacji wydajności produktu w celu ulepszenia projektów lub pomocy w rozwiązywaniu problemów inżynierskich. Obejmuje to symulację, walidację i optymalizację produktów, procesów i narzędzi produkcyjnych.

Co to jest inżynieria wspomagana komputerowo?

CAE lub inżynieria wspomagana komputerowo to wykorzystanie oprogramowania komputerowego w wielu gałęziach przemysłu do symulacji wydajności opartej na fizyce w celu ulepszenia projektów produktów lub pomocy w rozwiązywaniu problemów inżynieryjnych. Obejmuje to symulację, walidację i optymalizację produktów, procesów i narzędzi produkcyjnych.

Typowy proces CAE składa się z etapów przetwarzania wstępnego, rozwiązywania i przetwarzania końcowego. W fazie przetwarzania wstępnego inżynierowie modelują geometrię (lub reprezentację systemu) i właściwości fizyczne projektu, a także środowisko, w postaci przyłożonych obciążeń lub wiązań. Następnie model jest rozwiązywany przy użyciu odpowiedniego sformułowania matematycznego fizyki bazowej. W fazie postprocessingu wyniki są przedstawiane inżynierowi do wglądu.

Powiązane produkty: Simcenter 3D | Simcenter Nastran | Simcenter Femap | Simcenter MAGNET | Simcenter E-Machine Design | Simcenter STAR-CCM+ | Simcenter FLOEFD dla NX | Simcenter Flotherm XT | Simcenter Madymo | Simcenter Amesim

An engineer using the Simcenter 3D software for computer-aided engineering (CAE).
Przeczytaj magazyn Engineer Innovation

Odkryj korzyści

Inżynieria wspomagana komputerowo jest ugruntowaną metodologią, często stosowaną w celu zastąpienia lub uzupełnienia metod eksperymentalnych i analitycznych w celu wspomagania projektowania inżynieryjnego i analizy produktów codziennego użytku. W porównaniu z prototypowaniem i eksperymentami, symulacja CAE oferuje następujące korzyści.

Zwiększ wydajność

Inżynieria wspomagana komputerowo umożliwia szybką analizę i badanie możliwości inżynieryjnych w celu zwiększenia wydajności produktu.

Skrócenie czasu

Inżynieria wspomagana komputerowo pomaga szybciej wprowadzać na rynek zoptymalizowane projekty produktów w porównaniu z metodą "zbuduj i przetestuj".

Redukcja kosztów

Wykorzystując inżynierię wspomaganą komputerowo, można znacznie obniżyć koszty rozwoju produktu w porównaniu z tradycyjnymi procesami testowania opartymi na fizycznych prototypach.

Rodzaje inżynierii wspomaganej komputerowo

Inżynieria wspomagana komputerowo to szeroko pojęty obszar składający się z następujących poddziedzin:

Symulacja CFD urządzeń mechanicznych zrealizowana za pomocą oprogramowania Simcenter 3D.

Finite element analysis

Analiza metodą elementów skończonych (MES) to wirtualne modelowanie i symulacja produktów i zespołów pod kątem wydajności konstrukcyjnej, akustycznej, elektromagnetycznej lub termicznej. MES to praktyczne zastosowanie metody elementów skończonych (MES).

Explore FEA

Zrzut ekranu z multidyscyplinarnego oprogramowania do symulacji obliczeniowej mechaniki płynów.

Computational fluid dynamics

Symulacje obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) opierają się na równaniu Naviera-Stokesa, używanym do opisu ruchu płynów.

Explore CFD simulation

Model 3D spychacza z programu Simcenter 3D.

Multibody dynamics | Motion

Zrozumienie działania złożonych systemów mechanicznych, takich jak klapy skrzydeł lub podwozia, przesuwane szyberdachy lub zawieszenia, kserokopiarki i inne mechanizmy, jest dużym wyzwaniem. Dynamika wieloobiektowa oblicza siły reakcji, momenty obrotowe i inne parametry dla układów mechanicznych.

Explore multibody dynamics

Widok oprogramowania Simcenter Amesim do symulacji układów.

Systems simulation

Symulacja systemów to proces eksperymentowania i badania, w jaki sposób zmiany charakterystyki złożonego systemu (lub podsystemu) wpływają na system jako całość.

Explore system simulation

Wirtualna walidacja i inżynieria predykcyjna

Projektowanie wspomagane komputerowo (CAD) w połączeniu z CAE pomaga wirtualnie zweryfikować wydajność projektu bez konieczności budowania i testowania fizycznego prototypu. Ponieważ procesy produkcyjne stają się coraz bardziej złożone, wirtualna walidacja może pomóc firmom w planowaniu, projektowaniu i wdrażaniu systemów przed zainwestowaniem znacznego kapitału.

Łącząc CAE z projektowaniem, eksploracją kosmosu, a nawet sztuczną inteligencją (AI), przyszłością CAE może być inżynieria predykcyjna. Oznacza to, że inżynierowie mogą używać CAE do projektowania części w oparciu o wymagania produktu, oczekiwane warunki obciążenia i środowiska pracy, dzięki czemu symulacja może pomóc w prowadzeniu i tworzeniu projektu, a nie tylko weryfikować i zatwierdzać projekty stworzone przez człowieka.

Poznaj produkty związane z CAE

Model dwóch wyścigowych pojazdów typu buggy w oprogramowaniu Simcenter STAR-CCM+.
Simcenter

Simcenter STAR-CCM+ CFD software

Simcenter STAR-CCM+ to multidyscyplinarne oprogramowanie do analizy mechaniki płynów (CFD), umożliwiające inżynierom zajmującym się analizami CFD modelowanie złożoności i badanie działania produktów w rzeczywistych warunkach.
Wizualizacja modelu 3D utworzonego za pomocą oprogramowania Simcenter 3D.
Simcenter

Simcenter 3D software

Rozwiązuj złożone problemy inżynieryjne, zwiększając efektywność symulacji. Simcenter 3D to jedno z najbardziej kompleksowych, a przy tym w pełni zintegrowanych rozwiązań CAE do obsługi multidyscyplinarnej inżynierii osiągów produktu.
Symulacja CFD komponentu pojazdu przeprowadzona z zastosowaniem oprogramowania Simcenter Nastran.
Simcenter

Simcenter Nastran software

Przeprowadzaj dokładne symulacje produktów pod kątem wytrzymałości strukturalnej, wibracji i akustyki. Simcenter Nastran to solwer oparty na metodzie elementów skończonych (MES) zapewniający wydajność obliczeniową, dokładność, niezawodność i skalowalność.

Wypróbuj oprogramowanie CAE za darmo

Wizualizacje oprogramowania Simcenter 3D przedstawiające model symulacyjny konstrukcji ciągnika.

Simcenter 3D trial

  • Szybko przekształcaj geometrię CAD w geometrię użyteczną do symulacji.
  • Efektywnie twórz siatki i rozwiązuj modele do analizy statyczno-wytrzymałościowej, aby uzyskać wgląd w wydajność projektu
  • Szybka aktualizacja modelu symulacyjnego za pomocą oprogramowania Simcenter 3D w celu zaprojektowania zmian, dzięki czemu można ponownie przeprowadzić symulację w ciągu kilku sekund

Często zadawane pytania

Czy inżynieria wspomagana komputerowo jest dokładna?

Inżynieria wspomagana komputerowo jest z powodzeniem stosowana w inżynierii produktu od dziesięcioleci. Wraz z tym nastąpił ciągły rozwój zarówno metod modelowania o wysokiej wierności, jak i bardziej pragmatycznych, które pozwalają szybciej uzyskać wystarczająco dokładne wyniki. Obecnie inżynierowie mogą i muszą wybrać poziom dokładności, który najlepiej odpowiada ich potrzebom, aby odpowiedzieć na pytania inżynierskie przy minimalnym wysiłku obliczeniowym. Poziom dokładności waha się od technik modelowania o wysokiej wierności, które umożliwiają przewidywanie rzeczywistych zachowań z dokładnością do kilku procent lub nawet mniej, do szybkich metod, które umożliwiają szybkie przewidywanie trendów.

Obecnie na tej podstawie procesy certyfikacji i weryfikacji narzędzi CAE są dobrze ugruntowane. Pozostaną one kluczowym składnikiem rozwoju CAE, jego niezawodności i zaufania do cyfrowych bliźniaków oraz jego rozwoju w nowych obszarach. Podczas gdy symulacja predykcyjna będzie stale zmniejszać zapotrzebowanie na kosztowne pomiary i prototypowanie, nadal będzie wymagała rygorystycznych metod CAE i walidacji najlepszych praktyk poprzez eksperymenty.

Czy trudno jest nauczyć się CAE?

Nauka CAE wymaga czasu, poświęcenia, gruntownej nauki i praktyki. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć podstawową fizykę domeny, w której się znajdujesz, zrozumieć metody numeryczne i ich ograniczenia, a także przećwiczyć praktyczne użycie rzeczywistych narzędzi programowych CAE. Dzięki automatyzacji, rosnącej mocy obliczeniowej i ciągłemu doskonaleniu interfejsów użytkownika w nowoczesnym oprogramowaniu CAE, bariery dla CAE o wysokiej wierności będą się jeszcze bardziej zmniejszać na wszystkich poziomach użytkownika - przesuwając zakres na badanie wyników i podejmowanie decyzji opartych na symulacji. Co więcej, kluczowe znaczenie ma zrozumienie fundamentalnej dynamiki fizycznej, która ma miejsce, aby ocenić wyniki i podjąć znaczące decyzje inżynierskie w oparciu o wyniki CAE.

Jakie są zastosowania CAE?

Oprogramowanie CAE jest używane w szerokim zakresie zastosowań inżynierskich, gdy istnieje potrzeba zrozumienia lub przewidzenia, w jaki sposób różne rodzaje fizyki wpłyną na wydajność projektu produktu lub systemu. W rozwoju produktów przemysłowych inżynieria wspomagana komputerowo rozwinęła się obecnie w kierunku symulacji zachowania wielofizycznego w złożonych geometriach, umożliwiając firmom pełne zrozumienie i optymalizację projektu produktu wirtualnie przed zbudowaniem prototypu.

Branże, w których inżynieria wspomagana komputerowo jest szeroko stosowana, obejmują:

  • Branża lotnicza
  • Przemysł motoryzacyjny
  • Produkty konsumenckie
  • Przemysł morski (projektowanie statków, układy napędowe, konstrukcja silników)
  • i elektronika
  • Energetyka (energia jądrowa, ropa naftowa i gaz, energetyka)
  • Usługi budowlane
  • Nauki przyrodnicze
  • Maszyny wirnikowe
  • Komentator
  • Inne ogólne zastosowania związane z konstrukcjami, drganiami, elektromagnetyzmem, dźwiękiem, ciepłem i przepływem płynów

Jaka jest różnica między CAD a CAE?

CAD to wykorzystanie programów komputerowych do tworzenia, modyfikowania, analizowania i dokumentowania dwu- lub trójwymiarowych (2D lub 3D) graficznych reprezentacji obiektów fizycznych jako alternatywa dla ręcznych szkiców i prototypów produktów. CAD skupia się tylko na geometrii części lub produktu.

Inżynieria wspomagana komputerowo jest tak naprawdę kolejnym krokiem w procesie rozwoju i pozwala inżynierom symulować część lub produkt zdefiniowany w CAD, aby zrozumieć, czy projekt będzie działał zgodnie z oczekiwaniami, aby spełnić wymagania. Dane CAD zasilają proces CAE, w którym inżynierowie korzystający z narzędzi CAE tworzą model symulacyjny na podstawie geometrii zdefiniowanej w CAD. Wyniki symulacji informują inżynierów, czy projekt spełnia wymagania, czy też nie, i przedstawiają pomysły na zmianę projektu w celu poprawy wydajności.

CAD wraz z CAE to iteracyjny proces, który pozwala zespołom inżynierskim szybciej opracowywać innowacyjne nowe produkty w krótszym czasie niż fizyczne metody testowania, które polegają na budowaniu prawdziwych prototypów.

Dowiedz się więcej

Obejrzyj

Webinarium na żądanie | Symulacja mechaniczna zmienia inżynierię maszyn

Webinarium na żądanie | Osiągnięcie zgodności z kompatybilnością elektromagnetyczną (EMC) dla pojazdów zelektryfikowanych

Posłuchaj

Podcast | Rozwój projektowania i symulacji silników elektrycznych z Adrianem Perregaux

Podcast | Przeszłość, teraźniejszość i przyszłość CFD z dr Simonem Fischerem

Przeczytaj

Blogi | Odkryj wszystkie blogi Simcenter CAE

Rozwiązania symulacyjne i testowe Simcenter | Stwórz bardziej zrównoważoną przyszłość