联系上下文猜测一下橡树将来的命运会如何说一说为什么会有这样的命运?

比如会不会由于计算机性能过度够用,出现一种万能网格使得现在的单元类型选取、网格划分直接从操作中消失之类?

再比如操作会不会足够的傻瓜化,部分CAE工程师职位和结构设计职位模糊化,CAE的重点更加看重边界条件选取和对应的理论掌握等等?

CAE方法及CAE工具肯定会发生变化的,使用网格进行计算的有限元方法只是CAE分析方法的一种, 除此之外还有边界元,EFG,SPH,有限体积等很多不用画网格就能进行分析计算的方法,这些方法各有优缺点,适用的范围也不同,当这些无网格方法克服了一些自身缺陷,就有机会大规模使用。未来的CAE软件肯定会越来越人性化,易用性也会越来越好,不过由于CAE分析对现实模型做了大量简化和假设,具体到某个问题中如何简化,使用何种参数这些都需要大量的经验,这些暂时还都是计算机难以自动处理的,所以可以知道CAE软件会有一定程度的傻瓜化,但是作为一个合格的CAE工程师,依旧需要深厚的理论和丰富的项目经验。

从目前等几何分析(Isogeometric Analysis, IGA)的发展热度来看,将CAD中用于表达几何模型的NURBS基函数作为形函数,克服FEA中模型精度损失的问题,实现CAD和CAE的无缝结合,是一个很有前途和潜力的发展方向

另外,多物理场仿真的不少文献都提到 simulate the real world 这个念头,相信这也是CAE的一个趋势吧。

除了计算成本的降低、计算精度的提高、新兴数值计算方法的出现、CAE工具界面更为友好等等趋势以外,还有很重要的一个趋势就是工作流程的改进,以及所有这些共同带来的 CAE 应用的进一步普及和推广。

CAE 是 Computer Aided Engineering, 计算机辅助工程,从名字上就可知道,只有与工程结合起来,CAE 才能最大程度上发挥作用。目前全球大约只有 7.5 万专业用户在使用 CAE 工具,而科研、工程和技术人员大约有 8000 万。在过去的十年中,我们也看到,CAE 在工业界的应用越来越广泛,发展非常迅速。将来,如果仍然只是由仿真专家来负责所有的仿真分析,肯定会造成瓶颈。怎么能让更多的工程师,即使是没有受到过专业仿真培训,也能够进行 CAE 仿真分析?究竟如何实现,其实各个厂家都在思考。

COMSOL 其实这两年主要推广的就是通过仿真 App ,也就是为模型定制交互式用户界面的方式,推动仿真模拟的进一步普及和应用。对于用 COMSOL 建模的用户来说,简单的 App 基本上可以一键生成,一些用户界面高级一点的功能也能在 COMSOL 自带的图形化操作界面中实现,不像以前如果想做二次开发,封装界面只能用 Matlab 写程序。封装好的 App 一般都是专门为某个工程实际问题定制,界面上只包括相关的输入参数、输出结果、执行运算之类的,网格、求解器、算法之类都打包在后台的模型里,这样大多没有仿真基础的工程师都能用,而仿真工程师更像是 App 管理员,可以将精力都集中在创建模型和 App 的管理和部署上面。

目前国外的一些用户包括 ABB, MTC, 橡树岭国家实验室等等,已经开始接受这种新的方式,通过分发、部署 App 的方式加强仿真分析在设计、测试团队内部的共享和协作,不少 CAE 咨询商也开始用这个方式提供服务。当然这只是我在 COMSOL 看到听到的,其他厂家的情况并不是太了解。前段时间也看到 Ansys 在推广他们的 App Store,但具体配套的产品以及各方面细节还不是很清楚,可能就需要 Ansys 的工程师来介绍了。

information. 对我们所从事的 CAE 行业也一样,技术和工具并不是我们终极目标,他们带来的信息、知识、技术的普及和推广,生产力和生产效率的提高,对我们每个人日常生活的改善才是其真正价值。

随着计算机性能的提升,人们会对模拟对象的计算精度和效率提出更高的要求,所以计算机的性能的过度使用是不需要考虑的问题。反而现在在某些问题正是因为计算机性能的不足而提出了很多新的模型和方法,比如针对多尺度问题的多尺度有限元法、流体力学上的湍流模型

用户的体验也是现在商用软件的重点关注的问题之一,所以,未来的的CAE从建模到后处理的操作肯定是越来越傻瓜化。但是问题在于只有当我们有了深厚的物理背景和力学、数学基础,才能对我们所要仿真的问题有个切实的把握,这些能力不是软件的界面人性化能够代替的。

目前工程模拟普遍依赖于进口商用软件的现状,既不利于我国科技与工业竞争力的提升,也无法形成与国外的垄断相抗衡。我国CAE软件产业的唯一出路就是培育自主品牌并在市场上占有一席之地。这是参与国际竞争的关键,是提高国家竞争力进而保障国家安全的关键。

有限元语言及其编译器(简称:FELAC)是元计算公司开发的将“有限元语言”翻译为“C++语言”直至可执行程序的软件,其主要工作流程:有限元语言(FEL source code)→ 有限元语言及其编译器(FELAC)→ C++语言代码(C++ source code)→ C++编译器(C++ compiler)→ 目标代码(object code)→

FELAC:面向未来的CAE解决方案:
有限元语言,是为了降低算法应用技术的门槛而诞生的,介于普通商软和自编程序之间的技术。使用高级的、对用户更友好的环境,通过对偏微分方程的描述和离散,引用不同的算法来降低工程师自己编程的难度,它比商软灵活,能够提供更针对性的解决方案。所以有限元语言是一种高级开发工具,供广大CAE应用工程师更方便地描述自己的问题,自动调用算法生成可执行的计算代码。从本质上讲,有限元语言是一个高级的编译器,它比大多数耳熟能详的商软更加灵活,能解决的问题更丰富,技术手段更直接,又比工程师自编程序简单,更好实施。

有限元语言,将是未来CAE发展的重要方向之一,与绝大多数商软相比,有限元语言所生成的针对具体问题的CAE分析工具,不管是实施成本,还是对问题的适应性,都有太多优势。

未来CAEFEM可能会与多体动力学仿真(MBS)软件深度整合起来。实际系统中某些运动部件的弹性无法忽略,甚至是主要动力学行为的来源,所以就产生了柔性多体动力学仿真这个需求,这样只需要定义相关部件的受力和边界条件,其余的都是内部作用,仿真即节省工作量又较为真实可信。而且现在的确有很多MBS软件里面可以把部件建成弹性体,如LMS Virtual Lab,Simpack等等,但过程没有那么傻瓜;除了简单的梁、轴等零件,复杂形状的零件要依赖FEM软件事先生成的数据文件。

将来对弹性体建模可能更加傻瓜,先把刚性多体系统模型建起来,然后在建模环境(前处理)中直接make body flexible,系统可以根据这个部件的形状、材料、边界条件等选择合适的网格类型,并把运动和力的作用点couple到对应的节点(组)上。比如说汽车悬挂系统仿真,在一个工作环境下就能把某个部件的应力校核给做了,而不需要说搞多体建模的人要把边界力生成一个load case再发给专门的FEM工程师去做。






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