abaqus 有限元仿真常见问题（一）：数值仿真在产品研发中的作用

在当今欧美发达国家的工业企业中，有限元分析已成为产品研发过程中-个必不可少的重要环节。CAE 工程师在校核设计方案、保证产品质量、改进产品设计、降低产品成本提高产品强度和寿命等方面肩负重要的职责。对于一些复杂的关键部件，如果不经 CAE 工程师分析确认设计方案，就不能投产，如果产品因设计不当而出现质量问题，CAE 工程师也负有不可推卸的责任。

数值仿真在全球制造业的发展历程可以分为 5 个阶段

1. 只使用 CAD 产品设计。

2. 开始使用少量 CAE 术。

3. 综合应用各种成熟完整的 CAE 术，并合。

4. 种 CAE 管用。

5. 制造业的完全电子化，建立完整的 PLM (Product Lifecycle Management) 系统和知识库

目前，我国的制造企业仅停留在前 4 个阶段。有限元分析在我国的应用领域多是航空航天、汽车、造船等大型企业的核心设计部门，而不像发达国家那样广泛应用于普通的消费类产品设。

在我国，虽然有些企业已经应用 CAE 术进行产品的研发 CAE 起的作用仍与发达国家存在较大的差距。在我国的-·些企业中，CAE 的作用仅仅是为产品报告增加一些美观的图片，给出一些复杂的分析数据和曲线，让客户或上级领导知道“这个东西我们算过了”，而在整个产品研发过程中，并没有真正把计算机仿真放在核心的地位。

造成这种现象的原因是多方面的，就笔者的了解，可以归纳为以下几点：

“不需要”：总体来看，我国各行业的自主工业产品设计还处于初级阶段(例如上面提到的第-·个阶段)，很多产品的设计工作仅仅是略微修改一下老产品的图样，而有限元分析并不是必不可少的。

2) “不了解”:有些企业大知道可以用有限件来分计算，对于有限软件具体能够分析什么并不十分了解，没有真正认识到有限元分析对企业发展的重要性。

3) “不信任”有些企误以为有限元能的，希望能给出任要的分析结果，希望计算结果能够与工程实际 100% 地吻合。当这些过度的期望落空后，就走向了另一个极端，认为它百无一用，没有必要为其花费大量经费，干脆弃之不用，回到多年来已经熟悉的传统方法上，用机械手册上的公式来大致估算，产品成功与否更多地依老工程师的经验。

在这些问题的背后，国内 CAE 工程师整体水平的缺是一个无法否认的事实。业界普遍认为，中国目前仍然非常缺乏优秀的 CAE 工程师。在高校教育过程中，缺少工程实践环节，很多教师偏向于理论研究，欠缺工程应用背景。机械、力学专业的学生尽管掌握了一定的有限元知识，但在走出校门后，一遇到工程实际问题就一筹莫展。他们面对复杂的模拟对象感到无从人手，所建的模型或者过于简单，没有体现出所模拟问题的重要特征，或者过于复杂，将大量精力和计算时间浪费在不重要的细节上，即使能够得到分析结果，也无从得知这个结果是否正确，准确度有多高。