CAE 是什么 计算机辅助工程详解
CAE 全称 Computer Aided Engineering，中文叫计算机辅助工程，属于工业数字化设计三大核心 CAD CAE CAM 里面的重要一环，核心就是借助计算机仿真模拟，在产品还没有做实物样机之前，提前计算分析产品的力学、热、流体、振动、电磁等各类物理性能，提前预判失效风险，优化结构，减少实物试错成本，缩短研发周期，广泛用在汽车、航空航天、机械装备、电子电器、轨道交通这些行业，大家经常听到的有限元分析 FEA 就是 CAE 里面最主流的分析类型，很多人会把 CAE 和 CAD 混淆，CAD 主要是画三维模型图纸，CAE 是拿 CAD 建好的模型做仿真计算，两者一般搭配使用，CAD 是建模前置，CAE 是仿真验证环节。
CAE 主要分析类型
| 分析类别 | 主要用途 | 典型应用场景 |
|---|---|---|
| 结构静力分析 | 计算应力、应变、位移，判断强度刚度是否达标 | 支架、底盘、壳体强度校核 |
| 动力学分析 | 模态、随机振动、冲击响应，看共振、抗冲击性能 | 汽车零部件、航空件振动测试 |
| 热分析 | 温度场、热传导、热应力 | 电池包、芯片散热、换热器 |
| 流体 CFD | 流场、压力、流速、换热仿真 | 汽车风阻、水泵、风道 |
| 疲劳寿命分析 | 预测长期循环载荷下疲劳断裂寿命 | 悬挂、转轴、压力容器 |
| 电磁仿真 | 电磁场、磁场分布 | 电机、变压器、电磁器件 |
CAE 完整工作流程
1 前置建模，在 CAD 软件里面完成产品三维几何模型
2 模型清理，简化小孔、倒角这类对计算影响很小的特征，降低计算量
3 划分网格，也就是有限元离散，把实体拆分成单元节点
4 定义材料参数，弹性模量、密度、泊松比、屈服强度等
5 设置边界条件，载荷、约束，模拟真实工况
6 提交求解器计算
7 后处理，查看云图、曲线，判断结果是否合理，输出报告
8 根据仿真结果修改设计，迭代优化方案
主流 CAE 软件
ANSYS、Abaqus、HyperWorks、Nastran、COMSOL，还有国内自主 CAE 软件，不同软件擅长领域不一样，Abaqus 擅长非线性、大变形，Nastran 擅长航空航天线性结构，ANSYS 是多物理场综合仿真平台。
相关 FAQ
问题 1 CAE 和 CAD CAM 是什么关系
回答 1 CAE 是计算机辅助工程仿真，CAD 是计算机辅助设计建模，CAM 是计算机辅助制造加工，三者合称 CAX，CAD 建好模型之后导入 CAE 做仿真，仿真合格之后再交给 CAM 生成加工刀路。
问题 2 CAE 里面 FEA 和 CAE 是一回事吗
回答 1 FEA 有限元分析属于 CAE 最核心的分支，CAE 范围更大，除了有限元结构分析，还包含 CFD 流体、热、电磁等多物理场仿真，不能完全等同。
问题 3 CAE 仿真结果可以完全替代实物试验吗
回答 1 CAE 仿真不能 100% 替代实物试验，仿真属于数值近似计算，受网格、材料参数、边界条件假设影响存在误差，重要产品一般是 CAE 预优化，最后仍然需要实物试验验证。
问题 4 CAE 岗位主要做什么工作
回答 1 CAE 工程师主要负责模型处理、网格划分、仿真求解、结果评估、出具仿真报告，参与产品结构优化，是产品研发阶段的仿真验证岗位。
免责声明
本文为行业概念科普，不同行业对 CAE 细分应用定义会有差异，仿真计算精度受建模、材料、边界条件影响，工程使用需要结合行业规范与试验校核，本文仅作为技术参考。