CAE在产品生命周期中的作用

大老虎

CAE在整个产品生命周期都可以发挥重要作用，为企业创造宏大的效益。每 一种产品从概念(初步)设计，技术设计，细致设计等直到报废，都有一个生命周期。仿真分析在这个周期的各个阶段都可以创造效益，重点是在设计早期，在机 床、工装、原材料准备等严重的投入之前，保证设计的正确性，防止糜费和失误，而且为制造、销售、后期支持效劳等阶段提供良好的保证。
' b; I7 k, V* W' H  K　　1 概念(初步)设计阶段的CAE仿真分析
　　概念设计阶段，需求根据市场需求、产品功用、及商务招标思索等停止产品规划和方案设计。此时，CAE仿真分析可以为设计人员提供用户根底设计的考证、不同招标方案的比拟计算与分析，并为企业决策者停止产品决策和商务决策提供参考;它可以答复企业能否在预定的时间、预定的本钱以及现有的设备才能等约束条件下完成用户需求的开发设计和制造任务。
9 W( i4 O( |/ l9 d　　2 细致(工作图)设计阶段的CAE仿真分析
　　在这个阶段，一切的设计将全部展开，从系统设计、部件装配、子部件装配、零件设计，直到图纸、材料、制造工艺等。CAE仿 真分析在这个阶段的作用，就是考证各种零部件能否满足预期的性能、制造上能否可行，已有的加工设备能否满足构造设计请求(譬如板厚及半径等)，工艺步骤或 者工装能否最简化等等，而且从系统到单个零件都可以停止仿真。这些工作主要由构造分析工程师和设计工程师以及制造工艺师一同参与完成。
　　3实验阶段的CAE仿真分析
; K  [+ f$ G  x9 l/ v　　试 验阶段是设计完成后的关键阶段。大多数企业都是先制造物理样机，投入实验，假设某些中央实验失败，则重新设计、重新制造、重新实验，如此反复，直到定型通 过。显然，这样反复屡次的“设计、实验、修正”过程，既耗费时间，又极为昂贵。假设采用计算机仿真分析，样机的数量和重新制造、重新实验的次数必然会减 少。在数字样机的仿真实验中发现问题、修正设计，与物理样机相比，显然其本钱降低很多。据统计，数字样机的开发方式可以减少一半以上的物理样机制造和试 验，从而争取到更多的时间，节约大量的费用。更进一步，CAE仿真分析可以预先模拟现场运用环境和条件，使物理实验更快获得经过。事实上，仿真分析可以“透视”整个样机的实验，显现出一切检测点的数据，测试工程师应用仿真软件，在理论实验之前就控制最佳测试方法和最可能的载荷/鼓励位置，从而显著地减少实验时间，尽可能防止在实验现场停止“猜想”。
. x* r, s/ }  J　　4制造阶段的CAE仿真分析
　　这个阶段是产品理论制造的阶段。经过仿真计算可以进一步确认工艺步骤，可以优化制造的工艺流程、减少废料;可以针对加工错误停止演算，经过修正图纸尺寸来保证交货期，防止废品和返修。
　　5 应用CAE技术躲避专利壁垒
　　某新型三车翻车机在设计过程中，为了躲避专利壁垒，其主钢构造设计时在满足强度、刚度请求的前提下，一定要有别于国内外同类产品。譬如三大梁和端环主钢构造方式改动以后，其强度和刚度能否满足设计请求，构造自重能否最轻，材料应用率能否最合理等等，这些问题都是经过应用CAE技术来处理的。经过机械工程师和CAE构造工程师的共同努力，同 国外现有同类设备相比，该翻车机具有转子钢构造和主体钢构造设计新颖、靠车和压车安装设计共同等特性，大幅进步三车翻车机的运用寿命且维护简单、性能优 越，现已投入运用，并博得用户的信任。因此，CAE技术不只可以打破国外学问产权技术壁垒，躲避已有的专利维护，而且与此同时也使得我们获得自主的学问产 权，申请了专利维护。
　　

& K: z8 f! x2 J  V3 \　　图1：三车翻车机CAE仿真分析图
: V' S6 ~" W( t　　6 应用CAE技术降低钢构造自重
　　某钢铁公司300吨铁水车车架，载荷为450吨，原设计方案钢构造自重87.12t/每台，最大应力为127MPa，最大变形为12.7mm，车架所用材料为Q345B。经过应用CAE仿真技术对原设计方案停止了13次构造优化计算，在满足功用请求的前提下，钢构造自重降低到68.88t/每台，单台降重18.24t，39台车合计降重711.36t，效益非常突出。
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