CAD/CAE的區別與系統發展

1.前言

　　設計分析一體化是目前所有CAD公司追求的一個主要目標，其核心意圖就是為了實現在設計過程中，充分考慮產品的性能和優化，提升產品質量和改善產品性能。

　　2.幾個重要概念及其誤區

　　a)什么是CAD?

　　CAD，即計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD)，其概念和內涵正在不斷地發展中。1972年10月，國際信息處理聯合會(IFIP)在荷蘭召開的“關于CAD原理的工作會議”上給出如下定義：CAD是一種技術，其中人與計算機結合為一個問題求解組，緊密配合，發揮各自所長，從而使其工作優于每一方，并為應用多學科方法的綜合性協作提供了可能。CAD是工程技術人員以計算機為工具，對產品和工程進行設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。

　　b)什么是CAE?

　　CAE(Computer Aided Engineering)計算機輔助工程的特點是以工程和科學問題為背景，建立計算模型并進行計算機仿真分析。一方面，CAE技術的應用，使許多過去受條件限制無法分析的復雜問題，通過計算機數值模擬得到滿意的解答;另一方面，計算機輔助分析使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復雜的過程層次化，節省了大量的時間，避免了低水平重復的工作，使工程分析更快、更準確。在產品的設計、分析、新產品的開發等方面發揮了重要作用，同時CAE這一新興的數值模擬分析技術在國外得到了迅猛發展，技術的發展又推動了許多相關的基礎學科和應用科學的進步。

　　c)什么是設計(Design)

　　最簡單的關于設計的定義、就是一種“有目地的創作行為”。

　　根據工業設計師 Victor Papanek 的定義，設計(design)是為構建有意義的秩序而付出的有意識的直覺上的努力。更詳細的定義如下：

　　第一步：理解用戶的期望、需要、動機，并理解業務、技術和行業上的需求和限制;

　　第二步：將這些所知道的東西轉化為對產品的規劃(或者產品本身)，使得產品的形式、內容和行為變得有用、能用，令人向往，并且在經濟和技術上可行。(這是設計的意義和基本要求所在)

　　這個定義可以適用于設計的所有領域，盡管不同領域的關注點從形式、內容到行為上均有所不同。

　　1978年諾貝爾經濟學獎 Herbert Simon 發表著名文章對設計給出著名定義“設計就是找到一種行動方式 ，目的是把現狀變成自己更喜歡的樣子 ”

　　d)幾個誤區：

　　i.誤區1 計算機輔助制圖是CAD

　　計算機輔助制圖(Computer Aided Drafting)，簡寫為CAD，譬如我們熟知的AutoCAD輔助制圖軟件，幾乎成了CAD的代名詞。目前我國絕大數機械工程師都是二維或三維軟件的使用者，他們最終都需要生成二維工程圖紙。三維制圖和二維制圖最大的區別是直觀性大為增強，但是本質上沒有改變制圖的地位。因此計算機輔助制圖不是計算機輔助設計。

　　ii.誤區2 現代設計就是CAD

　　從前面關于設計的定義，設計包含了人、知識、工具、環境等多方面的結合，因此CAD僅僅只是工具，利用適合設計者的工具可以幫助設計者更快、更好的進行設計。

　　iii.CAE是有限元分析(FEA)

　　CAE(Computer Aided Engineering)計算機輔助工程，涉及到多學科的問題，針對不同的學科，產生了各種仿真分析的數學工具。如FEA(有限元分析)，多體動力學，CFD(計算流體力學)，有限差分法，邊界元法，無網格法，加權余量法等等。他們針對不同的領域，各具優勢。如FEA適合解決結構的強度、剛度、疲勞等問題;多體動力學適合解決多剛體系統的運動學和動力學特性;CFD適合解決流體的流動和熱問題;因此FEA僅僅是CAE的一個領域。

　　iv.誤區3 CAE獨立于CAD

　　從前面關于CAD的定義“ CAD是工程技術人員以計算機為工具，對產品和工程進行設計、繪圖、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。”CAD中必須含有分析(CAE)，也就是說面對設計，CAE是CAD的子集，缺少了CAE的CAD系統是不完整的計算機輔助設計系統。