01计算机辅助工程cae的现状和未来-崔俊芝.ppt

稳态、瞬态热传导与热-力耦合分析 　热传导分析， 　对流和幅射状态下的热分析， 　相变分析， 　热-结构耦合分析，…。 电磁场和电流分析 静态和交变态的电磁场分析， 　电流与压电行为分析， 　电磁-结构耦合分析，...。 流体计算 常规的管内和外场的层流与端流分析， 　热/流耦合分析， 　流/固耦合分析，...。 声场与波的传波计算 静态和动态声场及噪声计算， 固体、流体和空气中波的传播计算，...。 伴随着CAE的发展，CAE 与 CAD/CAM /CAPP/PDM 一起已经形成了一个包括研究、开发、营销、咨询、培训服务在内的信息产业，这是一个对工程和产品制造业的技术创新有重大影响的信息产业，它已经并会继续对国民经济发展和国家安全做出重要贡献。 二．发 展 趋 势 功能 性能 软件技术 用户界面与智能化 网络化与CAE网上链锁店 2.1 功能 可变形体与多体耦合分析， 多相多态介质耦合分析， 多物理场耦合分析与多目标优化设计， 多尺度耦合分析与材料-结构一体化计算、仿真与优化设计， 微机电系统分析。 CAI – 计算机辅助创新技术和工具 可变形体系与多体耦合分析 形体变化与荷载变化并发状态下可变形体系的动力与振动分析。例如，卫星天线、机器人、起落架。 多体耦合状态下的静力、动力与振动分析：多体接触分析，多体耦合动力分析与多体耦合振动分析。例如，车辆与路轨，车辆与桥梁等。 多相多态介质耦合－复杂的工程/产品大都是处在多物理场与多相多态介质非线性耦合状态下工作，其行为绝非是多个单一问题的迭加。 多物理场（力场、渗流场、温度场、电磁场等）非线性耦合分析， 　多相与多态（流、固、气）介质耦合分析。 多物理场耦合分析与多目标优化 多物理场(热、力、电、磁，…）耦合作用下物理和力学性能组合优化的多目标优化分析与设计。 材料-结构性能一体化分析与优化设计计算 多尺度耦合分析 从基本材料的组份及其局部就位性到制成复合材料，从复合材料做成构件，再由构件装配成工程/产品，存在着从微观、细观到宏观的多尺度现象；不同的尺度服从于不同的物理、力学模型；通过对宏观模型的细分，不能导致细观和微观模型；相反，通过微观和细观模型的无限迭加，也难导致宏观模型。因此，在工程/产品的精细分析中，一定会遇到多尺度模型的耦合问题。目前的CAE软件，基本上局限于宏观物理、力学模型的工程/品分析。 对于多物理场的强耦合问题、多相介质耦合问题，特别是多尺度耦合问题，目前尚没有统一、可靠的理论和方法，处于基础性前沿研究阶段，它们已经成为国内外科学家主攻的目标，由于其强烈的工业背景，基础研究的任何突破，都会被迅速纳入CAE软件，以支持新兴工程/工业产品的技术创新。 材料-结构一体化的性能预测和服役行为分析是十分困难和复杂的，问题的主要特征是： 1. 多尺度特征，材料的微观、介观和宏观性能及工作行为，不仅依赖于组成成分，同时也强烈地依赖于各个尺度（层次）的结构；2. 多模型耦合特征，不同层次（尺度）的物理力学行为服从于不同的数学物理模型，评价材料与结构的性能和行为，必须解决多尺度模型耦合的难题；3. 多物理场（力、热、电、磁、光）耦合的时变特征，材料和结构在成型过程中产生的各种相变，形成的各个层次结构，是在复杂的物理和力场耦合作用下发生的；材料和结构在服役环境下的微观结构演变是在极短的时间内完成的，因此在考虑不同尺度微结构演变时，必须同时处理时间和空间的多尺度耦合；4. 随机不确定性。 计算材料科学与材料信息学 材料模拟－Materials Studio ： Materials Visualizer － 分子、晶体及高分子材料结构模型设计和前后处理模块 Discover, Forcite － 分子力学及分子动力学计算模块 DMol, CASTEP －密度泛涵(DFT)及量子力学计算 MesoDyn －高分子熔体体及高分子共混体系　 COMPASS, Amorphous, Reflex and Reflex plus, Equilibria, VAMP, DPD, X-Cell,…. 材料模拟－Cerius-2 材料信息学软件：Ms Matinformatics 生命科学 化学信息学 生物信息学，…..。 从材料设计到工程/产品设计、仿真、优化于一体的CAE系统 　　随着计算材料科学的发展，不远的将来，计算机辅助于材料设计将会纳入CAE软件，实现从材料性能的预测、仿真，到构件与整个产品的设计、性能预测、系统仿真，形成集计算机辅助于材料设计、制备，到工程或产品的设计、仿真、优化于一体的新一代CAE系统。 微机电系统分析与纳米计算 随着多物理场、多相介质耦合理