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CAE仿真分析与产品试验/测试有什么关系?

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CAE仿真分析做了之后还是不得要做试验和测试,这作用不大。


其实这只是片面的理解,对于CAE仿真分析和产品试验/测试是相辅相成的,通过CAE仿真分析可以指导产品试验方向和改进优化点,也可减少试验/测试次数和成本,还能缩短试验周期。


那么CAE仿真分析能够减少哪些试验/测试类型的次数呢?


其实CAE仿真分析能减少的试验和测试类型非常广泛,几乎涵盖了从初期设计验证到最终产品性能评估的各个方面。以下是CAE仿真分析可以缩减的试验和测试类型的详细介绍:


01 原型试验



在传统产品开发流程中,经常需要制作多个原型以进行实物试验。而通过CAE仿真分析,可以在计算机上对产品设计进行虚拟验证,从而减少甚至取消部分实物原型的制作。


就如在汽车行业,CAE仿真分析可以模拟车身结构耐撞性,代替部分碰撞试验。 


02 环境适应性测试


环境适应性测试通常用于确保产品能在各种环境条件下正常工作。CAE仿真分析可以在虚拟环境中模拟高温、低温、湿度等条件,以预测产品在真实环境下的表现。


例如,通过热力学仿真,可以预测电子设备在高温条件下的散热性能,从而减少实际的温度测试。


03 耐久性和可靠性测试



产品的耐用性和可靠性通常需要长时间的测试验证,而CAE仿真分析可以通过加速寿命测试来模拟长时间的使用情况。在机械领域,通过疲劳分析仿真,可以预测机械部件的寿命,替代部分实际的耐久性测试。


性能测试产品的性能测试往往涉及功率、效率、输出等多种参数的测定。利用CAE仿真分析,可以在设计阶段对这些性能参数进行预测。在电机设计中,通过电磁场仿真分析,可以预先了解电机的输出功率和效率,减少实际的性能测试。


04 优化和迭代测试


在产品开发过程中,常常需要对设计进行优化和迭代。CAE仿真分析可以在不制造实物样品的情况下,快速验证多种设计方案的性能。


在航空航天领域,通过对飞行器气动布局的仿真分析,可以优化其空气动力学性能,减少风洞试验的次数。


05 安全测试


安全测试是确保产品符合行业标准和法规要求的重要环节。CAE仿真分析能够在设计阶段预测产品的安全性能,帮助设计师避免不安全的设计。



例如,在建筑工程中,通过结构仿真分析,可以评估建筑/桥梁等在不同自然灾害(如地震)条件下的稳定性,提前发现不稳定因素。


06 极限条件测试


极限条件测试用于确定产品在极端条件下的表现。CAE仿真分析能够模拟这些条件,提供极限情况下的性能数据。


比如,在能源行业中,通过流体动力学仿真,可以模拟石油钻井设备在高压高温环境下的工作状态,省去部分实地测试。


CAE仿真分析通过精确的计算机模型和仿真技术,使得企业能够在设计阶段就预测和解决可能的问题,显著减少了传统试验和测试的需求。这不仅帮助企业节约了时间和成本,还提高了产品设计的可靠性和成功率。



然而,需要注意的是,尽管CAE仿真分析提供了强大的工具,但它并不能完全替代所有的物理试验,因为仿真模型和实际情况之间可能存在差异。因此,在实际应用中,应当将CAE仿真分析和必要的物理试验相结合,以确保产品的整体性能和安全性。


   

来源:一起CAE吧
疲劳碰撞航空航天汽车建筑电子电机试验
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首次发布时间:2024-08-25
最近编辑:2月前
侠客烟雨
硕士 竹杖芒鞋轻胜马,一蓑烟雨任平生
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有限元基本概念-【实模态、复模态、湿模态、预应力模态】

模态分析是研究结构动力特性一种方法,一般应用在工程振动领域。其中,模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为模态分析。 实模态与复模态 按照模态参数(主要指模态频率及模态向量)是实数还是复数,模态可以分为实模态和复模态。在模态分析时,如果不考虑阻尼(无阻尼)或阻尼与系统的质量和/或刚度成比例,求解出来的模态振型值为实数值,且每阶模态振型的各个自由度之间,要么彼此完全同相位,要么彼此完全反相位。阻尼不与系统的质量和/或者刚度成比例,即非比例阻尼。此时得出的频率、留数和振型全为复数值。对于这种情况,模态振型不同于前面的两种情况。首先,模态振型是复数值。并且每阶模态的各个自由度之间的相对相位关系已不再是完全同相位或反相位了。这种情况下产生的模态称为“复模态”。01实模态的主要特征:1.通过驻波描述实模态,而这些驻波的节点位置是固定的;2.所有点同一时刻通过它们的最大和最小位置处;3.所有点同一时刻通过零点位置;4.模态振型为带符号的实数值;5.所有点同结构上任何其他点,要么完全同相位,要么完全反相位;6.无阻尼得到的模态振型与比例阻尼的模态振型相同,这些振型解耠质量、阻尼和刚度矩阵。02复模态的主要特征:1.通过行波描述复模态,节点似乎在结构上移动;2.所有点不在同一时刻通过它们的最大值位置处,一些点似乎落后其它点;3.所有点不在同一时刻通过零点位置;4.模态振型不能用实数描述,为复数;5.不同自由度之间不存在特定的相位关系,没有完全同相位或者完全180度反相关系;6.由无阻尼情况得到的模态振型将不解耦阻尼矩阵。湿模态 通常情况下,我们进行模态分析仅仅考虑结构自身情况,没有考虑结构周围或者结构内部液体或气体介质对模态的影响。但在实际工程和生活中,一个结构放在水中或者其中装满液体,其模态和在空气中或者空腔结构是不一样的。例如同样的水杯,装水深度不一样,敲击发出的声音是不同的。 湿模态是考虑流体对结构的作用,也就是在通用的振动方程中加入了有关流体的附加质量及刚度矩阵(Kx、Mx),这块相互作用对结构的模态存在一定的影响,尤其是涉及诸如油、水等液体的作用。对于油罐车、船舶、潜艇等装备,湿模态分析是非常重要的。在ansys中,可以通过workbench中的Modal Acoustics模块进行湿模态求解。预应力模态 我们知道影响结构模态的主要参数质量和刚度,当结构受到载荷作用时,其刚度会发生变化,从而影响模态分析结果。最典型的例子是吉他琴弦,当我们旋紧琴弦时,琴弦明显感觉“更硬”,发出的声音也“更尖”,其实就是外载荷导致其刚度发生了变化,使得琴弦固有频率提高,固有频率越高,声音就越尖锐。 对于载荷作用对结构模态的影响进行分析,得到的结果叫做预应力模态。进行预应力模分析,首先要对结构进行静力分析,得到其在载荷作用下的状态,然后在此基础上进行模态分析。END 别忘了点分享、收藏、在看、点赞哦!来源:一起CAE吧

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