設(shè)計(jì)分析一體化是目前所有
CAD公司追求的一個(gè)主要目標(biāo)，其核心意圖便是為了實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮產(chǎn)品的性能和優(yōu)化，提升產(chǎn)品品質(zhì)和改善產(chǎn)品性能。
@$slGY SIK:0>yK" 幾個(gè)重要概念及其誤區(qū)
l|q-kRRjn x,n l PU 1. 什麼是CAD？
Mi]^wCF F .S^KK CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design），其概念和內(nèi)涵正在不斷的發(fā)展中。CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、
繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。
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) Lcs 2. 什麼是
CAE？
bQD8#Ml1 zJXK:/ CAE（Computer Aided Engineering）即計(jì)算機(jī)輔助工程，其特點(diǎn)是以工程和科學(xué)問(wèn)題為背景，建立計(jì)算模型并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。
/xX7:U b n bxY'`8F 一方面，CAE技術(shù)的應(yīng)用使許多過(guò)去受條件限制無(wú)法分析的復(fù)雜問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值類比得到滿意的解答；另一方面，計(jì)算機(jī)輔助分析使大量繁雜的工程分析問(wèn)題簡(jiǎn)單化，使復(fù)雜的過(guò)程層次化，節(jié)省了大量時(shí)間，避免了低水平重復(fù)的工作，使工程分析更快、更準(zhǔn)確。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、新產(chǎn)品的開發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用，同時(shí)CAE這一新興的數(shù)值模擬分析技術(shù)在國(guó)外得到了迅猛發(fā)展，進(jìn)而又推動(dòng)了許多相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)的進(jìn)步。
d&3"?2 IQ +~n:*\ 3. 什麼是設(shè)計(jì)（Design）？
{@ X>!] ByY^d#oE 最簡(jiǎn)單的關(guān)於設(shè)計(jì)的定義就是一種“有目的的創(chuàng)作行為”。
2:
QT `e& Byq VNz0L 根據(jù)
工業(yè)設(shè)計(jì)師Victor Papanek的定義，設(shè)計(jì)（design）是為構(gòu)建有意義的秩序而付出的有意識(shí)的直覺上的努力。更詳細(xì)的定義如下：
,nf}4 # cQ5-R -1 第一步：理解用戶的期望、需要、動(dòng)機(jī)，并理解業(yè)務(wù)、技術(shù)和行業(yè)上的需求和限制；
I`{3I -E ^i@a nbH 第二步：將這些所知道的東西轉(zhuǎn)化為對(duì)產(chǎn)品的規(guī)劃（或者產(chǎn)品本身），使得產(chǎn)品的形式、內(nèi)容和行為變得有用且能用，從而令人向往，并且在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上令其可行（這是設(shè)計(jì)的意義和基本要求所在）。
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2l?^\9& 這個(gè)定義可適用於設(shè)計(jì)的所有領(lǐng)域，盡管不同領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)從形式、內(nèi)容到行為上均有所不同。1978年，諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)Herbert Simon 發(fā)表文章對(duì)設(shè)計(jì)給出著名定義：“設(shè)計(jì)就是找到一種行動(dòng)方式 ，目的是把現(xiàn)狀變成自己更喜歡的樣子 ”。
O=__w *< 2 G.y.#W 4. 幾個(gè)誤區(qū)
Z 9: 3 c HYe 誤區(qū)1：計(jì)算機(jī)輔助制圖是CAD
<M9NyD ` +'8a>K^ 計(jì)算機(jī)輔助制圖（Computer Aided Drafting），簡(jiǎn)寫為CAD，譬如我們熟知的
AutoCAD輔助制圖軟件，幾乎成了CAD的代名詞。目前我國(guó)絕大數(shù)
機(jī)械工程師都是二維或三維軟件的使用者，他們最終都需要生成二維工程圖紙。三維制圖和二維制圖最大的區(qū)別是直觀性大為增強(qiáng)，但是本質(zhì)上并沒有改變其制圖的地位。因此，計(jì)算機(jī)輔助制圖不是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
J0V m&TY NL]_;\ h 誤區(qū)2：現(xiàn)代設(shè)計(jì)就是CAD
4dixHpq' 75a3hPCZ 從前面關(guān)於設(shè)計(jì)的定義，設(shè)計(jì)包含了人、知識(shí)、工具、環(huán)境等多方面的結(jié)合，因此CAD僅僅只是工具，利用適合設(shè)計(jì)者的工具可以幫助設(shè)計(jì)者更快、更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
aV5M}: D rp\`uj*D 誤區(qū)3：CAE是有限元分析（FEA）
]R Ah['u| `M~R4l r CAE（Computer Aided Engineering）計(jì)算機(jī)輔助工程，涉及到多學(xué)科的問(wèn)題，針對(duì)不同學(xué)科產(chǎn)生了各種仿真分析的數(shù)學(xué)工具。如FEA（有限元分析），多體動(dòng)力學(xué)，CFD（計(jì)算流體力學(xué)），有限差分法，邊界元法，無(wú)網(wǎng)格法，加權(quán)余量法等等。它們針對(duì)不同的領(lǐng)域，各具優(yōu)勢(shì)。如FEA適合解決結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、疲勞等問(wèn)題；多體動(dòng)力學(xué)適合解決多剛體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性；CFD適合解決流體的流動(dòng)和熱問(wèn)題；因此FEA僅僅是CAE的一個(gè)領(lǐng)域。
g$]WKy(D s(py7{ ^K 誤區(qū)4：CAE獨(dú)立於CAD
)bM ,>x N]F RL\ K 從前面關(guān)於CAD的定義“ CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。CAD中必須含有分析（CAE），也就是說(shuō)面對(duì)設(shè)計(jì)，CAE是CAD的子集，缺少了CAE的CAD系統(tǒng)是不完整的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
P;"moluE; 4T3Z9KD!8 圖1 CAE和CAD的關(guān)系
yKhI& 1j<uFhi > 現(xiàn)在幾乎所有的CAD廠家都認(rèn)識(shí)到CAE的重要性，都先後在CAD環(huán)境中加入了CAE，雖然功能有弱有強(qiáng)，但是都充分體現(xiàn)了設(shè)計(jì)分析一體化是CAD/CAE系統(tǒng)的發(fā)展方向。下面將就此進(jìn)行具體論述。
{m!5IR D\M"bf>q1 一體化的CAD/CAE系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
5Pf=Uj6D y pEMx'p 1. 以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向
.xqi7vVHZ j7)mC4o:% 在制造型企業(yè)中CAE的目的在於優(yōu)化和改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，因此分析應(yīng)該無(wú)縫融入到設(shè)計(jì)過(guò)程中。因此，單一無(wú)縫的CAD/CAE界面是使用的基礎(chǔ)。另外，仿真分析如何無(wú)縫地融入設(shè)計(jì)過(guò)程，減少設(shè)計(jì)人員使用CAE系統(tǒng)的難度也是目前發(fā)展的方向。仿真向?qū)У燃夹g(shù)精彩體現(xiàn)了“以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向”的先進(jìn)思路。
LEM%B??&5z H W]?%9a 以
SolidWorks的Simulation產(chǎn)品為例，該軟件為了體現(xiàn)設(shè)計(jì)仿真一體化的解決方案，在無(wú)縫集成界面做了創(chuàng)造性的改變，將仿真介面和仿真流程無(wú)縫融入到SolidWorks的設(shè)計(jì)過(guò)程中。SolidWorks Simulation的仿真向?qū)В韵骂檰?wèn)向?qū)В核憷檰?wèn)（圖2）、性能顧問(wèn)、約束和載荷顧問(wèn)、連接顧問(wèn)、結(jié)果顧問(wèn)。
Yuw :W:wY NWh1u ` 圖2 算例顧問(wèn)
T1q27I "gy&eR > 2. 分析功能高級(jí)化
D\G .p |9= _<RTes 實(shí)際產(chǎn)品的運(yùn)用環(huán)境非常復(fù)雜，因此僅進(jìn)行零件級(jí)別的分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須進(jìn)行系統(tǒng)及部件級(jí)的分析，盡管這方面的分析尚存在著相當(dāng)?shù)碾y度。
@%fTdne H j4, y+ 9U a) 系統(tǒng)及部件級(jí)分析
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