1/ CAE là gì?

CAE được viết tắt của Computer-Aided Engineering là việc tận dụng những ứng dụng máy tính để mô phỏng hoạt động và sinh hoạt để nâng cao thiết kế thành phầm hoặc tương trợ trong việc xử lý những vấn đề kỹ thuật cho một loạt những ngành công nghiệp. Điều này bao gồm tất cả mô phỏng, xác nhận, và tối ưu hóa những thành phầm, quy trình và dụng cụ sinh sản. Trong tương lai, khối hệ thống CAE sẽ là dụng cụ chính hỗ trợ thông tin để giúp đỡ những nhà thiết kế trong quy trình tìm ra quyết định.

• Hiện nay, với sự tiến bộ không ngừng nghỉ nghỉ của Khoa học – Kỹ thuật, việc ứng dụng những ứng dụng máy tính tương trợ những nghành nghề dịch vụ ngành nghề ngày càng thịnh hành. Quan trọng đặc biệt, so với khối ngành kỹ thuật cơ khí, xây dựng… tính chất công việc yên cầu phải thao tác làm việc với những quy mô phức tạp trên thực tiễn, với những số liệu không thể xử lý bằng phương pháp truyền thống cuội nguồn hay máy tính thường thì, do đó, cần một ứng dụng tương trợ xử lý số liệu, hình ảnh, tính toán cho thành quả nhanh và đúng chuẩn nhất nhằm mục tiêu tương trợ người kỹ sư, giúp tiết kiệm chi phí được thời hạn, và nâng nao hiệu suất, năng suất và hiệu suất cao thao tác làm việc.
• Nếu CAD (Computer Aided Design) là ứng dụng được dùng để làm thiết kế những cụ thể, thành phầm theo định dạng 2D hoặc 3D, thì CAE (Computer Aided Engineering) hoàn toàn có thể được hiểu là quy trình tiếp nối theo sau CAD. Đó là việc tận dụng ứng dụng máy tính để mô phỏng hoạt động và sinh hoạt và phân tích xử sự của thành phầm, từ đó được bố trí theo hướng tự điều chỉnh để thành phầm được tối ưu hơn. CAE sẽ là nguồn hỗ trợ thông tin thiết yếu tương trợ người kỹ sư, người thiết kế tìm ra quyết định xử lý vấn đề đề ra.
• Trong CAE người ta tận dụng 3 dụng cụ giải tích đó là phương pháp thành phần hữu hạn (Finite Element Method – FEM), phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method – FDM) và phương pháp thành phần biên (Boundary Element Method- BEM). Vì vậy, việc xây dựng quy trình mô phỏng và phân tích yên cầu người tiêu dùng có một nền tảng tri thức về cơ khí, vật lý nhất định (ví dụ: lực, ứng lực, ứng suất, biến dạng,…)

2/ Ứng dụng của CAE trong kỹ thuật

• Phân tích động lực học những thành phần của thành phần lắp ráp bằng phương pháp phân tích thành phần hữu hạn FEA (finite element analysis)
• Phân tích nhiệt và chất lỏng tận dụng động lực học chất lỏng CFD (computational fluid dynamics)
• Phân tích vận động và động lực học của tổ chức cơ cấu máy móc
• Mô phỏng khối hệ thống cơ điện tử, thiết kế khối hệ thống cơ điện tử đa miền.
• Phân tích khối hệ thống điều khiển và tinh chỉnh
• Mô phỏng những quy trình sinh sản như đúc và dập
• Tối ưu hóa những thành phầm hoặc quy trình

2.1/ Phân tích cụ thể bằng phương pháp thành phần hữu hạn

Bằng phương pháp chia nhỏ cụ thể thành nhiều thành phần, khi tính toán cho ra thành quả chuẩn chỉnh xác nhất, đặc trưng ở những cụ thể có mặt phẳng phức tạp. Việc này giúp người kỹ sư biết được xử sự cơ học của chúng khi ở những trạng thái nhất định.

2.2/ Phân tích dòng chảy và truyền nhiệt (CFD).

Bài toán phân tích lưu chất nhằm mục tiêu xác định véc tơ vận tốc tức thời, áp suất, hệ số truyền nhiệt của dòng chất lỏng trong thành phầm. Đó là một giải pháp được ứng dụng rất nhiều trong những nghành nghề dịch vụ, nghiên cứu và phân tích thực tiễn như: xây dựng những khu công trình đập thủy điện, thiết kế những khối hệ thống thông gió, thử nghiệm khí tượng, cũng như thử nghiệm những phương tiện, khí tài quân sự chiến lược – trinh sát, thử nghiệm những dòng chảy của vật liệu trong khuôn,… Giúp Review được những tác động của những yếu tố ngoại cảnh (thực tiễn) lên những đối tượng người sử dụng thử nghiệm.

So với bài toán nhiệt, bằng những tài liệu phân tích và tính toán, những kỹ sư CAE hoàn toàn có thể kiểm soát và Review được những quy trình tương tác và trao đổi nhiệt trong những thành phầm yêu cầu độ đúng chuẩn cao như những bộ vi mạch, chip xử lý trong những bo mạch, nhưng quan trọng là phát hiện kịp thời những lỗi thiết kế để tránh gây thiệt hại khi sinh sản hàng loạt.

2.3/ Phân tích động học những tổ chức cơ cấu

Hoạt động và sinh hoạt này giúp mô phỏng vận động của tổ chức cơ cấu những cụ thể, tìm hiểu xử sự của cụ thể trên yêu cầu của điều kiện kèm theo thao tác làm việc. Từ đó, phát hiện ra sơ sót trong thiết kế và tìm hướng khắc phục, giảm thiểu thời hạn thử nghiệm thực tiễn và phát sinh lỗi kỹ thuật trong thời hạn vận hành.

Những bài toán thường gặp:

• Những bài toán về va chạm.
• Review độ đáng tin cậy cho những người tận dụng.
• Mô phỏng vật rơi tự do.

Đó là một trong những vấn đề quan trọng quan trọng trong sự thành công của những thương hiệu xe xe hơi nổi tiếng trên toàn cầu như: Ford, Tesla, BMW, Ferrari, Volkswagen, Audi,… với tiêu chuẩn đáng tin cậy và quality của thành phầm đã tạo thành tên tuổi cho những ông trùm trong ngành này.

2.4/ Mô phỏng những quy trình technology như đúc, dập…

Vận dụng dụng cụ CAE vào thời đoạn đầu của quy trình thiết kế khuôn đúc (hoặc dập) giúp người sử dụng hoàn toàn có thể:

• Review, lựa chọn phương án tối ưu nhất cho quy trình sinh sản
• Rút ngắn quy trình tinh chỉnh khuôn thử nghiệm
• Dự đoán những khuyết tật, nhất là độ co ngót của kim loại trước lúc quy trình sinh sản bắt đâù và tìm ra giải pháp khắc phục kịp thời.
• Nâng cao tỷ trọng thành phẩm, giảm tỷ trọng phế truất phẩm.

3/ Những lợi ích khi tận dụng CAE

• Thiết kế hoàn toàn có thể được Review và hoàn thiện bằng tận dụng mô phỏng máy tính hơn là mẫu thử nghiệm vật lý, tiết kiệm chi phí tiền nong và thời hạn.
• CAE hoàn toàn có thể hỗ trợ những thông tin trước đó khi quy trình được triển khai, làm cho thay đổi thiết kế ít tốn kém hơn.
• CAE giúp những nhóm kỹ thuật quản lý và vận hành rủi ro và hiểu ý nghĩa và tầm quan trọng tiến hành những thiết kế của họ.
• Tỉ trọng thành phầm Bảo Hành giảm xuống bằng phương pháp xác định và loại bỏ những vấn đề tiềm năng.
• Khi phối hợp hợp lý vào phát triển thành phầm và sinh sản, CAE hoàn toàn có thể được chấp nhận xử lý vấn đề trước đó, hoàn toàn có thể làm giảm đáng kể những ngân sách liên quan đến thành phầm.

4/ So sánh giữa CAD, CAM và CAE

Nhiều năm trở lại đây, nhiều ứng dụng thành lập và tăng cấp để giúp đỡ cho con người tiết kiệm chi phí thời hạn trong việc thiết kế, tính toán, sinh sản nhằm mục tiêu tăng năng suất lao động. Có những ứng dụng tích hợp của CAD/CAM/CAE nhằm mục tiêu hỗ trợ cho con người tiện lợi hơn trong việc tận dụng. Nhưng song song cũng làm cho mọi người khó phân biệt được sự không giống nhau giữa chúng.

CAD là gì? CAE là gì? CAM là gì? Những ứng dụng này là gì và chúng không giống nhau thế nào? Điều thứ nhất cần phải biết về cả ba khối hệ thống này là hai vần âm thứ nhất trong những chữ viết tắt. “CA” là viết tắt của Computer-Aided, Có nghĩa là cả ba khối hệ thống đều được tiết ra để giúp đỡ người tiêu dùng đạt được tiềm năng của tớ nhanh hơn bằng phương pháp tận dụng sức mạnh của máy tính để xử lý. Vần âm ở đầu cuối cho CAD là Thiết kế (Design), cho CAE là Kỹ thuật (Engineering), và cho CAM, là Sinh sản ( Manufacturing ). Đó là những Khóa học ứng dụng kỹ thuật và sinh sản. Mỗi cái trong số chúng đều sở hữu những ứng dụng riêng.

Ví dụ: Để sinh sản một chiếc xe ôtô thì CAD sẽ chịu trách nhiệm phần thiết kế của xe ( mẫu mã, kích thước của xe.. ) CAE sẽ tính toán phần kỹ thuật của xe ( tính toán độ lực, va chạm.. ) và CAM sẽ chịu trách nhiệm sinh sản, đưa thành phầm ra thực tiễn.

5/ Nhận xét về ưu và nhược điểm của CAE

ƯU ĐIỂM

• Rất có thể kiểm tra tính năng và nâng cao quality thành phầm kéo đến việc giảm ngân sách giá cả của quy trình Rvàamp;D và thời hạn đáp ứng thành phầm ra thị trường.
• Nhờ vào việc đơn giản dễ dàng kiểm tra cụ thể những đại lượng vật lý như trường ứng suất, biến dạng, áp suất, nhiệt độ, lực, v.v. giúp mọi người có nhiều ý tưởng khác biệt, sáng tạo cho bạn dạng thiết kế.
• So với những hiện tượng kỳ lạ vật lý khó và không thể quan sát, kiểm tra, làm thí nghiệm bằng phương pháp thường thì, thì CAE sẽ hỗ trợ mọi người dể dàng quan sát.
• Hầu như thời nay, thành quả CAE còn sẽ là tài liệu kỹ thuật cơ bạn dạng dùng trong thuyết trình ý tưởng và thuyết thục đối tác cũng như khác hàng.

NHƯỢC ĐIỂM

• Vì hồ hết ứng dụng CAE dùng phương pháp tính toán sai số, cho nên thành quả không thể 100% như thực tiễn, nhưng sẽ hữu ích khi so sánh tương đối.
• Vì thành quả CAE tùy thuộc vào cách chia lưới, áp đặt điều kiện kèm theo biên, v.v. nên độ đúng chuẩn và tin cậy tùy thuộc vào kinh nghiệm, tri thức của người tiêu dùng