Kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE)

Kỹ thuật hỗ trợ máy tính đã được sử dụng thành công cho kỹ thuật sản phẩm trong nhiều thập kỷ. Cùng với đó, đã có sự phát triển liên tục cho cả phương pháp mô hình hóa có độ trung thực cao và các phương pháp thực dụng hơn cho phép bạn có được kết quả đủ chính xác nhanh hơn. Ngày nay, các kỹ sư có thể và phải chọn mức độ chính xác phù hợp nhất với nhu cầu của họ để trả lời các câu hỏi kỹ thuật với nỗ lực tính toán tối thiểu. Mức độ chính xác bao gồm từ các kỹ thuật mô hình hóa có độ trung thực cao cho phép dự đoán hành vi thực trong vòng vài phần trăm hoặc thậm chí ít hơn đến các phương pháp nhanh cho phép dự đoán xu hướng nhanh chóng.

Ngày nay, trên cơ sở đó, các quy trình chứng nhận và xác minh cho các công cụ CAE đã được thiết lập tốt. Chúng sẽ vẫn là một thành phần quan trọng đối với sự tiến bộ của CAE, độ tin cậy và niềm tin của nó đối với cặp song sinh kỹ thuật số và sự thành lập của nó trong các lĩnh vực mới. Mặc dù mô phỏng dự đoán sẽ liên tục làm giảm nhu cầu đo lường và tạo mẫu đắt tiền, nó sẽ tiếp tục yêu cầu các phương pháp CAE nghiêm ngặt và xác nhận thực hành tốt nhất thông qua thử nghiệm.

Học CAE đòi hỏi thời gian, sự cống hiến, nghiên cứu kỹ lưỡng và thực hành. Điều quan trọng là phải hiểu vật lý cơ bản cơ bản của lĩnh vực bạn đang tham gia, nắm bắt các phương pháp số và hạn chế của chúng, cũng như thực hành sử dụng thực hành các công cụ phần mềm CAE thực tế. Nhờ tự động hóa, tăng sức mạnh tính toán và cải tiến liên tục các giao diện người dùng trong phần mềm CAE hiện đại, các rào cản đối với CAE có độ trung thực cao sẽ giảm hơn nữa trên tất cả các cấp độ người dùng - chuyển phạm vi sang khám phá kết quả và đưa ra quyết định dựa trên mô phỏng. Hơn nữa, điều quan trọng là phải hiểu các động lực vật lý cơ bản đang diễn ra để đánh giá kết quả và đưa ra các quyết định kỹ thuật có ý nghĩa dựa trên kết quả CAE.

Phần mềm CAE được sử dụng trong một loạt các ứng dụng kỹ thuật bất cứ khi nào có nhu cầu hiểu hoặc dự đoán các loại vật lý khác nhau sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của thiết kế sản phẩm hoặc hệ thống. Trong phát triển sản phẩm công nghiệp, kỹ thuật hỗ trợ máy tính hiện đã tiến bộ để mô phỏng hành vi đa vật lý trong các hình học phức tạp cho phép các công ty hiểu đầy đủ và tối ưu hóa thiết kế sản phẩm của họ hầu như trước khi xây dựng một nguyên mẫu.

Các ngành công nghiệp, nơi kỹ thuật hỗ trợ máy tính được sử dụng rộng rãi, bao gồm:

• Hàng không vũ trụ
• Ô tô
• Sản phẩm tiêu dùng
• Hàng hải (thiết kế tàu, hệ thống đẩy, thiết kế động cơ)
• Thiết bị điện tử
• Năng lượng (Hạt nhân, Dầu khí, Sản xuất điện)
• Dịch vụ xây dựng
• Khoa học đời sống
• Turbomachinery
• Thể thao
• Các ứng dụng chung khác liên quan đến cấu trúc, rung động, điện từ, âm thanh, nhiệt và dòng chất lỏng

CAD là việc sử dụng các chương trình máy tính để tạo, sửa đổi, phân tích và ghi lại các biểu diễn đồ họa hai hoặc ba chiều (2D hoặc 3D) của các đối tượng vật lý như một thay thế cho các bản nháp thủ công và nguyên mẫu sản phẩm. CAD chỉ tập trung vào hình học của một bộ phận hoặc sản phẩm.

Kỹ thuật hỗ trợ máy tính thực sự là bước tiếp theo trong quá trình phát triển và cho phép các kỹ sư mô phỏng bộ phận hoặc sản phẩm được xác định trong CAD để hiểu liệu thiết kế có hoạt động như mong đợi để đáp ứng các yêu cầu hay không. Dữ liệu CAD cung cấp cho quy trình CAE, trong đó các kỹ sư sử dụng các công cụ CAE tạo ra một mô hình mô phỏng dựa trên hình học được xác định trong CAD. Kết quả từ mô phỏng sau đó cho các kỹ sư biết nếu thiết kế đáp ứng yêu cầu hoặc thất bại và đưa ra ý tưởng để thay đổi thiết kế để cải thiện hiệu suất.

CAD cùng với CAE là một quy trình lặp đi lặp lại cho phép các nhóm kỹ sư phát triển nhanh hơn các sản phẩm mới sáng tạo trong thời gian ngắn hơn so với các phương pháp thử nghiệm vật lý dựa vào việc xây dựng các nguyên mẫu thực sự.