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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005740]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 5.2 解决方案
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大多数传统分析工具是一个拼凑在一起的解决方案。
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基于模型的设计分析是新一代分析方法，要求所有的CAE分析都是完全基于设计模型的，即分析模型与设计模型完全一致与关联。设计模型的信息全部都能带入分析中，设计模型修改与更新，分析模型可以自动捕捉到设计的变化，可控地自动更新分析模型。设计更改了，分析的模型自动更新后，用户只需要简单提交求解，很快就能获得更新后的设计的分析结果。无论是单个零件模型还是复杂的装配的整机（系统）模型，设计变更后，只需自动更新有变化的几何模型相应的网格即可，不需要重新划分网格模型，从而极大地减少了重复劳动。
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NX CAE是目前市面上唯一能实现完全基于模型的设计分析工具集合，它与NX CAD/CAM完全集成于一个环境NX中（见图5-1），实现了高端多学科多物理场分析（包括耦合分析）真正使用一个前后处理器（不是简单的封装），它颠覆了传统的CAE分析流程，从先进的软件工具层面实现了基于模型的设计分析方法与流程。
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图5-1 设计与分析集成于一个环境NX中
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NX CAE具有两类大的适用对象：广大产品设计与工艺设计工程师；专业CAE分析师。无论是设计与工艺设计工程师还是专业CAE分析师都共用一个前后处理界面，都基于模型进行产品分析。只是设计与工艺工程师和专业CAE分析师所分析的产品对象与学科不一样。设计工程师、工艺工程师通常只是对零部件（简单的套件合件等）进行常规的强度、刚度分析、模态分析、机构运动仿真和常规的热分析；专业CAE分析师主要针对复杂模型（整机、大的系统等）进行结构分析、非线性分析、振动噪声、流体分析、热分析、机构运动、烧蚀汽化、刚－柔联合仿真及非线性多体、机电液联合仿真、疲劳耐久性分析、拓扑优化、几何优化、形状优化、几何优化及系统优化，复合材料分析强度刚度失效分析、复合材料损伤破坏计算等。NX CAE真正能满足整个企业各个层面CAE分析的需要（见图5-2和图5-3），设计工程师、工艺工程师可利用NX CAE的智能化与自动化基于模型的网格划分工具来快速地完成仿真建模；专业分析师既可以利用自动化工具也可以利用手动辅助建模工具来按照自己的设想建立出“艺术化”模型。
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图5-2 提供多学科多物理场统一环境下的仿真分析解决方案
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图5-3 多学科多物理场统一环境下的NX CAE解算器
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005741]
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工业4.0实战：装备制造业数字化之道 5.3 价值体现
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NX CAE产品是完全集成在NX中的满足对产品进行多种学科分析验证的高端产品，具备实现基于模型的设计分析的必要与前提条件。用户在完成产品设计模型后，可直接在NX环境对该产品进行CAE建模与仿真分析。NX CAE具有高度自动化与智能化的FE建模能力，设计工程师、工艺工程师、专业CAE工程师都可以直接采用这种网格划分方式快速建模分析模型，比市面上其他CAE的前处理器工具网格划分时间可以缩短5~10倍甚至百倍，如图5-4所示。NX CAE的前后处理器中自带多种求解器对网格质量的要求标准，在自动划分网格过程中，实时检测网格质量以确保划分出来的网格满足求解器的要求，确保FE模型质量。NX CAE是多学科集成环境的平台级工具集合，无论客户进行结构分析静力（线性、非线性），非线性结构动力分析（隐式、显式），动力响应分析（瞬态、频率响应、冲击谱响应、DDAM、跌落、随机振动等），噪声分析，机构运动（刚性、刚柔联合、非线性多体、机构-控制联合等），疲劳耐久性分析，参数优化，拓扑优化，热分析，CFD，热-流耦合，热-结构耦合，热-流-结构耦合，流-结构-机构运动耦合分析，电子系统散热分析，空间系统热分析等，都可用统一前后处理器界面环境，跟NX CAD/CAM都是一样的操作风格。进行CAE分析时，不需要离开NX环境，直接基于设计模型，也不需要额外花费时间，就直接对设计的产品进行CAE仿真分析。NX CAE的求解器如NX Nastran、NX Durability、NX Optimization、NX Topology Optimization、NX ESC、NX TMG、NX Motion-Recurdyn、NX Response Simulation、NX Laminate Composite、FE-Model Correlation、FE-Model update等都提供了高速、高精度的求解能力。对于大规模问题的求解，用户可以直接设置并行计算（SMP、DMP）；对于用模态叠加法求解的模态问题、动力响应问题，NX Nastran DMP RdMode提供了具有专业加速软件效率的并行算法，可以把基于模态叠加法的大规模问题的求解时间缩减几十倍；利用NX CAE自动化智能化的前后处理器与高速，高精度的解算器，用户在做设计的同时就直接对产品进行快速的仿真分析，对产品进行及时（实时）验证，确保产品质量和驱动产品创新。通过集成在Teamcenter for Simulation模块中，可以在Teamcenter环境直接对仿真数据与流程进行管理，可以利用HD-PLM将各种跟分析相关的信息（分析规范、流程规范、建模规范等）直接标注在分析模型上，任何有权限的用户都可以直接从模型上获得该分析模型的信息。对于已经成熟的产品类型，可以用NX Open定制分析流程模板，对于新来的人员或者以前没有做过该类产品分析的人员来说，可以通过流程模板，快速获得符合要求的分析结果。
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作为新一代的基于模型的设计分析成熟解决方案，NX CAE具有领先于市面其他CAE工具的强大优势，能给企业带来独有的价值：
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·高端的设计分析一体化。NX是目前全球唯一将高端CAD与高端CAE产品完全集成的产品（见图5-5），CAD与CAE一体化的重要好处是设计模型与分析模型同步关联，设计变更后，CAE模型可以自动捕捉到几何模型的变化，从而可控地自动更新。也就是说更改设计或者重用以前的设计，有限元模型不需要重新人工划分网格，这样能够快速获得新的模型的分析结果，极大地减少了重复建有限元模型的时间。
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图5-4 NX CAE基于模型设计仿真与传统CAE工具效率对比
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图5-5 被业界公认为最好的网格划分器
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·同步建模技术实现CAD模型来源的无关性。同步建模技术使得用户可以读入任何来源的CAD模型，且能识别、编辑修改几何特征，还能对特征进行再参数化，从而实现CAD软件的真正无关性，读入的CAD模型就像是NX自己创建的几何模型一样。利用特征定义、几何特征抑制、中曲面提取和装配等强大的模型抽象工具直接处理几何模型，极大地简化了前处理的工作量。同步建模技术非常容易掌握，不需CAD建模经验。
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