电子产品世界

　　随三维CAD技术的成熟和抢占PLM主导地位的市场需要，CAD软件的功能开始向CAE领域拓展延伸，当前主流的CAD系统都或多或少的拥有了CAE分析的能力。这为CADCAE的集成提供了一种技术方向，即将传统CAE的前处理工作“移交”给CAD系统，由其完成几何建模、载荷、约束、材料、网格划分等整个FEA的前处理，CAE系统只提供各种分析问题的求解器。由于采用一个数据库来存储CAD和CAE前处理信息，能

　　够实现CAD模型的变更自动驱动CAE模型的变化。当前，主流的CAD系统都提供了不同程度的 CAE分析能力，从工程应用情况看，主要定位给非强度分析人员如结构总体设计人员作为设计的辅助手段来使用。

　　在 CAD系统自身提供的 CAE前处理功能基础上，可以结合行业产品特点，开发定制化的 CADCAE集成环境。需要研究的主要内容包括：

　　(1) 考虑 CAE分析的 CAD设计建模规范。传统的 CAD设计建模规范是面向装配和制造的， CAD模型并不包含 CAE网格划分所需的所有几何信息(如实体梁可能并没有中面特征)，因此，必须在 CAD建模规范中充分考虑 CAE所需的几何信息。

　　(2)求解器计算输入文件自动生成。当前有非常多的 CAE求解器可供用户选择，特别是进行多学科分析时，可能一套 CAD模型要面对多个不同的求解器。因此，如何支持更多的求解器以及多求解器输入文件自动生成技术是以 CAD为核心的集成方案要解决的关键问题。

　　2.3 以CAE为中心的集成途径

　　通过与 CAD厂商的联盟， CAE系统也在不断突破传统前处理的一系列弊端和不足，通过开发 CAD模型的双向驱动技术，实现了将 CAE几何建模转移到 CAD系统的目标。这种技术方案被称为新一代的 CAE前处理。如 Ansys公司的 workbench。AWE 集成的协同设计优化环境提供了参数化建模( ANSYS DesignModeler)与参数化分析( ANSYSDesign Space)，多目标优化分析( DesignXplorer)。其底层数据是与 CAD 相同，因此可以直接与 Catia、UnigraphicsNX、Pro/Engineer等 CAD 系统共享数据。

　　其核心思想是通过开发 CAD模型本地驱动( native access)技术，实现 CAD模型的双向驱动， CAE系统的前处理模块负责对 CAD特征模型的识别和降维简化处理，如剔除倒角、浅槽等细节特征;将传统 CAE分析中的材料、载荷、边界约束、分析类型等与有限元分析密切相关的属性信息作为非几何特征附加给识别出来后的 CAD模型。然后根据附加的单元类型属性信息，将三维实体转换为面或壳、将三维杆状实体转换为一维梁等，为网格离散化提供“干净”的几何模型。接下来由 CAE系统的网格划分器完成网格划分工作，并自动生成求解器的计算输入文件，完成模型处理工作。

以CAE为中心的集成方式

　　下图为安世亚太公司开发的基于特征的飞机有限元模型创建过程。

　　

　　基于特征的飞机CADCAE集成设计分析

　　3 结论

　　本文针对当前航天产品研发 CAE的应用现状，对实现 CADCAE集成的各种技术途径进行了简要描述说明。作者认为，现阶段实现 CADCAE集成需要根据具体的型号应用目的，选择合适的集成方案，根据目前 CAD、CAE的发展趋势， CAD系统向 CAE领域的扩展将进一步加强，而 CAE的前处理能力将随技术的深入发展得到更大的提升，特别是与 CAD数据的无缝兼容的技术瓶颈有望得到有效解决， CADCAE模型的统一集成将给航天产品研发模式带来革新，“仿真驱动设计”的产品设计理念将越来约多的得到工程应用。

关键词： CAD CAE 集成技术