計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的現(xiàn)狀和未來-崔俊芝

1、計(jì)算機(jī)輔助工程（）的現(xiàn)狀和未來崔俊芝中國工程院院士本報(bào)告受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 2005CB321704, 90405016和10590353）資助2022/8/22摘 要 計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）是一種迅速發(fā)展的信息技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)重大工程和工業(yè)產(chǎn)品的計(jì)算分析、模擬仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程軟件，是支持工程科學(xué)家進(jìn)行創(chuàng)新研究和工程師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的、最重要的工具和手段。本報(bào)告將扼要敘述CAE技術(shù)及其軟件的現(xiàn)狀，并展望最近十年的發(fā)展趨勢。2022/8/22計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE)，從字面上講它包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面，但是傳統(tǒng)的CAE主要指用計(jì)算機(jī)對工程和產(chǎn)品的功能、性能與安全可靠性進(jìn)行計(jì)算、

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬仿真，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺隕，改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，證實(shí)未來工程/產(chǎn)品的可用性與可靠性。2022/8/22工程和制造企業(yè)的生命力在于工程/產(chǎn)品的創(chuàng)新，而對于工程師來說，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵，除了設(shè)計(jì)思想和概念之外，就是采用最現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)工具和技術(shù)手段，即先進(jìn)可靠的CAE軟件.2022/8/22CAE軟件還是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)研究的三大手段之一。它可以幫助科學(xué)家揭示用物質(zhì)實(shí)驗(yàn)手段尚不能表現(xiàn)的科學(xué)奧秘和科學(xué)規(guī)律。它也是工程科學(xué)家的研究成果-理論、方法和科學(xué)數(shù)據(jù)-的歸屬之一，做成軟件和數(shù)據(jù)庫，成為推動工程和社會進(jìn)步的最新生產(chǎn)力。2022/8/22CAE軟件是迅速發(fā)展中

3、的計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)相結(jié)合，而形成的一種綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品。2022/8/22 CAE軟件分類針對特定類型的工程/產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測和優(yōu)化計(jì)算的軟件，稱為專用CAE軟件。可以對多種類型的工程/產(chǎn)品的性能和行為進(jìn)行性能預(yù)測、計(jì)算分析，模擬仿真，評價與優(yōu)化的軟件，稱為通用CAE軟件。通用CAE軟件主要由有限元軟件、優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、計(jì)算流體軟件、電磁場計(jì)算軟件、最優(yōu)控制軟件和其它專業(yè)性的計(jì)算軟件組成。2022/8/22CAE與CADCAMCAPPPDMERP一起，已經(jīng)成為支持工程行業(yè)和制造企業(yè)信息化的主導(dǎo)技術(shù)，它們已經(jīng)在提高工程

4、/產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研究開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期方面發(fā)揮了重要作用，成為實(shí)現(xiàn)工程/產(chǎn)品創(chuàng)新的支撐技術(shù)。2022/8/22CAE是迅速發(fā)展中的信息技術(shù)：實(shí)現(xiàn)多體耦合分析、多物理場耦合分析以及多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)多尺度和多模型耦合分析，以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及其材料的一體化設(shè)計(jì)與模擬仿真； 基于巨型并行機(jī)群系統(tǒng)、Internet、Grid Computing 的高性能的計(jì)算機(jī)輔助工程；CAE 與CADCAM / CAPPPDM / ERP的集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。2022/8/22一現(xiàn) 狀 計(jì)算機(jī)輔助工程起源于上個世紀(jì)五十年代中期。 實(shí)用的CAE軟件誕生于上個世紀(jì)七十年代初期。 從上個世紀(jì)七零年到八五年的

5、十五年，是CAE軟件的功能和算法的擴(kuò)充和完善期，到八十年代中期，逐步形成了商品化的通用和專用CAE軟件。2022/8/22 到上個世紀(jì)八十年代后期國際上知名的CAE軟件有NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYN3D, MARC, ASKA, DYNA, MODULEF、FASTRAN 等。國內(nèi)的CAE軟件主要是JIFEX, SAP, FEM, FEPS, 等。 2022/8/22早期的CAE軟件都是采用結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)方法、用FORTRAN 語言和數(shù)據(jù)文件管理技術(shù)，開發(fā)的結(jié)構(gòu)化軟件。2022/8/22近十五年CAE的發(fā)展，不僅是擴(kuò)充了軟件的功能、性能，更重要的是擴(kuò)充了用戶界面，前、

6、后處理能力；對數(shù)據(jù)管理和圖形部份，進(jìn)行了重大的改造。新增的軟件成分大都采用了面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和C+語言。2022/8/22近十五年CAE軟件發(fā)展很快，目前市場上的CAE軟件，在功能、性能、可用性可靠性方面，基本上滿足了用戶的當(dāng)前需求，它們可以運(yùn)行在超級并行機(jī)，大、中、小、微等各類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。2022/8/22通用CAE的算法與軟件模塊2022/8/22 前處理 三維實(shí)體建模與參數(shù)化建模， 構(gòu)件的布爾運(yùn)算， 有限元自動剖分與節(jié)點(diǎn)自動編號， 節(jié)點(diǎn)參數(shù)自動生成， 荷載與材料數(shù)據(jù)輸入與公式化導(dǎo)入， 節(jié)點(diǎn)荷載自動生成， 有限元模型信息自動生成, .。2022/8/22有限元分析 有限單元庫， 材料庫

7、及相關(guān)算法庫， 約束處理算法， 靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫及相應(yīng)的有限元系統(tǒng)組裝模塊庫， 單元內(nèi)物理場計(jì)算等, .。2022/8/22有限元分析子系統(tǒng) 根據(jù)工程問題的物理、力學(xué)和數(shù)學(xué)特征，有限元分析可以分解成若干子系統(tǒng):線性靜力分析子系統(tǒng),動力及高速碰撞分析子系統(tǒng),振動模態(tài)分析子系統(tǒng),非線性分析子系統(tǒng),多體耦合與接觸分析子系統(tǒng),熱分析與熱-力耦合分析子系統(tǒng), 。2022/8/22 CAE軟件的計(jì)算分析與模擬仿真能力，主要決定于單元庫和材料庫的豐富和完善程度，單元庫包含的單元類型越多，材料庫包括的材料特性種類越全，對工程/產(chǎn)品的分析與仿真能力就越強(qiáng)。 知名CAE軟件的單元庫一般都有百余

8、種單元，并擁有一個比較完善的材料庫。2022/8/22 CAE軟件的計(jì)算效率和結(jié)果的精度，主要決定于解法庫；如果解法庫包含了各種不同類型的高性能求解算法，它就會對不同類型、不同規(guī)模的問題，以較快的速度和較高的精度給出計(jì)算結(jié)果。先進(jìn)高效的求解算法與常規(guī)的求解算法相比，在計(jì)算效率上可能有幾倍、幾十倍，甚至幾百倍的差異，特別是在并行計(jì)算機(jī)環(huán)境下運(yùn)行時。2022/8/22 后處理 有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑， 各種物理量的加工與顯示， 根據(jù)設(shè)計(jì)要求對工程/產(chǎn)品按工程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)， 優(yōu)化設(shè)計(jì)， 配筋設(shè)計(jì)與繪制設(shè)計(jì)圖，.2022/8/22前、后處理是伴隨信息技術(shù)發(fā)展最快的CAE軟件成份，它們是CAE

9、軟件滿足用戶需求，使通用軟件專業(yè)化、屬地化，實(shí)現(xiàn)與CAD、CAM、CAPP、PDM等軟件無縫集成的關(guān)鍵成份.2022/8/22計(jì)算機(jī)輔助建筑工程施工(CAC)計(jì)算機(jī)輔助橡塑制品成型(CAD-Mold)計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)與加工計(jì)算機(jī)輔助工藝優(yōu)化與機(jī)械加工。2022/8/22 用戶界面 用戶界面包括交互式圖形界面， 數(shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出宏命令, CAE相關(guān)的GUI圖符， 智能化用戶界面支持系統(tǒng)(專家系統(tǒng)）。2022/8/22 有些CAE軟件擁有專用的智能化用戶界面，能夠幫助用戶選擇單元形態(tài)，分析流程，判斷分析結(jié)果等，使用戶使用CAE軟件，就像使用“傻瓜”相機(jī)一樣，具有一按即得的功效。 有限元軟件自動生成

10、系統(tǒng)：集開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用系統(tǒng)（科學(xué)與工程計(jì)算）于一體的CAE系統(tǒng)。2022/8/22數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫 不同的CAE軟件采用的數(shù)據(jù)管理技術(shù)不同：十五年前主要是文件管理系統(tǒng)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，目前主要是面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等； 數(shù)據(jù)庫：標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫，典型工程產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖形庫，常規(guī)材料特性數(shù)據(jù)庫，相關(guān)的國家國際標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范庫，以及有關(guān)的知識庫等。2022/8/22 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為大型應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的核心，它們?yōu)?CAE軟件的功能擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)與CAD、CAM軟件的無縫連接奠定了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的優(yōu)劣，對大型CAE軟件的運(yùn)行效率影響極大。統(tǒng)計(jì)資料表明，在CAE軟件運(yùn)

11、行中，70左右的時間是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2022/8/22目前CAE軟件功能靜力和擬靜力的線性與非線性分析線性與非線性動力分析穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析電磁場和電流分析流體計(jì)算聲場與波的傳播計(jì)算結(jié)構(gòu)優(yōu)化多學(xué)科優(yōu)化，。2022/8/22靜力和擬靜力的線性與非線性分析各種單一和復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)的彈性、彈塑性、塑性、蠕變、膨脹、幾何大變形、大應(yīng)變、疲勞、斷裂、損傷，以及包括多體彈塑性接觸在內(nèi)的變形與應(yīng)力、應(yīng)變分析。2022/8/22線性與非線性動力分析各種動荷載、爆炸與沖擊荷載作用下的時程分析，振動模態(tài)分析，交變荷載與諧波響應(yīng)分析，隨機(jī)地震荷載及隨機(jī)振動分析，屈曲與穩(wěn)定性分析等。2022/8/22穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)熱傳導(dǎo)與

12、熱-力耦合分析熱傳導(dǎo)分析，對流和幅射狀態(tài)下的熱分析，相變分析，熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，。2022/8/22電磁場和電流分析 靜態(tài)和交變態(tài)的電磁場分析，電流與壓電行為分析，電磁-結(jié)構(gòu)耦合分析，.。2022/8/22流體計(jì)算 常規(guī)的管內(nèi)和外場的層流與端流分析，熱/流耦合分析，流/固耦合分析，.。2022/8/22聲場與波的傳波計(jì)算 靜態(tài)和動態(tài)聲場及噪聲計(jì)算， 固體、流體和空氣中波的傳播計(jì)算，.。2022/8/22 伴隨著CAE的發(fā)展，CAE 與 CAD/CAM /CAPP/PDM 一起已經(jīng)形成了一個包括研究、開發(fā)、營銷、咨詢、培訓(xùn)服務(wù)在內(nèi)的信息產(chǎn)業(yè)，這是一個對工程和產(chǎn)品制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新有重大影響的信息產(chǎn)

13、業(yè)，它已經(jīng)并會繼續(xù)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全做出重要貢獻(xiàn)。2022/8/22二發(fā) 展 趨 勢功能性能軟件技術(shù)用戶界面與智能化網(wǎng)絡(luò)化與CAE網(wǎng)上鏈鎖店2022/8/222.1 功能可變形體與多體耦合分析，多相多態(tài)介質(zhì)耦合分析，多物理場耦合分析與多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，多尺度耦合分析與材料-結(jié)構(gòu)一體化計(jì)算、仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)，微機(jī)電系統(tǒng)分析。CAI 計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)和工具2022/8/22可變形體系與多體耦合分析形體變化與荷載變化并發(fā)狀態(tài)下可變形體系的動力與振動分析。例如，衛(wèi)星天線、機(jī)器人、起落架。多體耦合狀態(tài)下的靜力、動力與振動分析：多體接觸分析，多體耦合動力分析與多體耦合振動分析。例如，車輛與路軌，車輛與

14、橋梁等。2022/8/22多相多態(tài)介質(zhì)耦合復(fù)雜的工程/產(chǎn)品大都是處在多物理場與多相多態(tài)介質(zhì)非線性耦合狀態(tài)下工作，其行為絕非是多個單一問題的迭加。 多物理場（力場、滲流場、溫度場、電磁場等）非線性耦合分析，多相與多態(tài)（流、固、氣）介質(zhì)耦合分析。2022/8/22多物理場耦合分析與多目標(biāo)優(yōu)化多物理場(熱、力、電、磁，）耦合作用下物理和力學(xué)性能組合優(yōu)化的多目標(biāo)優(yōu)化分析與設(shè)計(jì)。材料-結(jié)構(gòu)性能一體化分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算2022/8/22多尺度耦合分析 從基本材料的組份及其局部就位性到制成復(fù)合材料，從復(fù)合材料做成構(gòu)件，再由構(gòu)件裝配成工程/產(chǎn)品，存在著從微觀、細(xì)觀到宏觀的多尺度現(xiàn)象；不同的尺度服從于不同的物理

15、、力學(xué)模型；通過對宏觀模型的細(xì)分，不能導(dǎo)致細(xì)觀和微觀模型；相反，通過微觀和細(xì)觀模型的無限迭加，也難導(dǎo)致宏觀模型。因此，在工程/產(chǎn)品的精細(xì)分析中，一定會遇到多尺度模型的耦合問題。目前的CAE軟件，基本上局限于宏觀物理、力學(xué)模型的工程/品分析。2022/8/22 對于多物理場的強(qiáng)耦合問題、多相介質(zhì)耦合問題，特別是多尺度耦合問題，目前尚沒有統(tǒng)一、可靠的理論和方法，處于基礎(chǔ)性前沿研究階段，它們已經(jīng)成為國內(nèi)外科學(xué)家主攻的目標(biāo)，由于其強(qiáng)烈的工業(yè)背景，基礎(chǔ)研究的任何突破，都會被迅速納入CAE軟件，以支持新興工程/工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新。2022/8/22材料-結(jié)構(gòu)一體化的性能預(yù)測和服役行為分析是十分困難和復(fù)雜的

16、，問題的主要特征是： 1. 多尺度特征，材料的微觀、介觀和宏觀性能及工作行為，不僅依賴于組成成分，同時也強(qiáng)烈地依賴于各個尺度（層次）的結(jié)構(gòu)；2. 多模型耦合特征，不同層次（尺度）的物理力學(xué)行為服從于不同的數(shù)學(xué)物理模型，評價材料與結(jié)構(gòu)的性能和行為，必須解決多尺度模型耦合的難題；3. 多物理場（力、熱、電、磁、光）耦合的時變特征，材料和結(jié)構(gòu)在成型過程中產(chǎn)生的各種相變，形成的各個層次結(jié)構(gòu)，是在復(fù)雜的物理和力場耦合作用下發(fā)生的；材料和結(jié)構(gòu)在服役環(huán)境下的微觀結(jié)構(gòu)演變是在極短的時間內(nèi)完成的，因此在考慮不同尺度微結(jié)構(gòu)演變時，必須同時處理時間和空間的多尺度耦合；4. 隨機(jī)不確定性。 2022/8/22計(jì)算材料

17、科學(xué)與材料信息學(xué)材料模擬Materials Studio ：Materials Visualizer 分子、晶體及高分子材料結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)和前后處理模塊Discover, Forcite 分子力學(xué)及分子動力學(xué)計(jì)算模塊DMol, CASTEP 密度泛涵(DFT)及量子力學(xué)計(jì)算MesoDyn 高分子熔體體及高分子共混體系 COMPASS, Amorphous, Reflex and Reflex plus, Equilibria, VAMP, DPD, X-Cell,. 材料模擬Cerius-2材料信息學(xué)軟件：Ms Matinformatics2022/8/22生命科學(xué) 化學(xué)信息學(xué)生物信息學(xué)，.。2

18、022/8/22從材料設(shè)計(jì)到工程/產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化于一體的CAE系統(tǒng)隨著計(jì)算材料科學(xué)的發(fā)展，不遠(yuǎn)的將來，計(jì)算機(jī)輔助于材料設(shè)計(jì)將會納入CAE軟件，實(shí)現(xiàn)從材料性能的預(yù)測、仿真，到構(gòu)件與整個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、性能預(yù)測、系統(tǒng)仿真，形成集計(jì)算機(jī)輔助于材料設(shè)計(jì)、制備，到工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化于一體的新一代CAE系統(tǒng)。2022/8/22微機(jī)電系統(tǒng)分析與納米計(jì)算隨著多物理場、多相介質(zhì)耦合理論與亞微米、納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，以及微機(jī)電系統(tǒng)開發(fā)的強(qiáng)烈需求，專門用于微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和系統(tǒng)仿真的CAE 軟件正在開發(fā)，不久將會問世。2022/8/22CAI 計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)和工具TRIZ（發(fā)明專利解決理論）理論

19、；本體論（創(chuàng)新知識的關(guān)聯(lián)性）；多個工程科學(xué)領(lǐng)域解決相似技術(shù)問題的有效方法；現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)；自然語言處理技術(shù)；計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)； Pro/Innovator2022/8/22TRIZ理論G.S. Altschuller(1946)在研究和處理世界各國發(fā)明專利的過程中，通過總結(jié)各種技術(shù)發(fā)明的演化規(guī)律模式，解決各種技術(shù)矛盾和物質(zhì)矛盾的創(chuàng)新原理和法則，建立起一套由解決技術(shù)問題實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并結(jié)合各種工程學(xué)科的原理和法則，創(chuàng)建了發(fā)明問題解決理論-TRIZ2022/8/22工程/產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)該是基于知識和技術(shù)的創(chuàng)新，特別是基于專業(yè)和系統(tǒng)知識的創(chuàng)新。 基于發(fā)明專利的知識發(fā)掘創(chuàng)新

20、理論為支撐的CAI軟件為工程師實(shí)現(xiàn)工程/產(chǎn)品創(chuàng)新提供了最前端的支持。2022/8/222.2 性能基于超級計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)群的并行計(jì)算CAE系統(tǒng)，基于網(wǎng)格計(jì)算的CAE系統(tǒng)，基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持協(xié)同工作的CAE系統(tǒng)2022/8/22適應(yīng)于超級計(jì)算機(jī)和機(jī)群并行計(jì)算CAE系統(tǒng)每秒百萬億次(135萬億次)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)問世,每秒千萬億次的計(jì)算機(jī)與機(jī)群系統(tǒng)即將誕生，適應(yīng)這些大規(guī)模并行計(jì)算平臺的新型高精度和高效率算法正迅速發(fā)展。新一代的CAE系統(tǒng)將能夠解算上千萬階級方程組，能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜工程產(chǎn)品的實(shí)時和真三維仿真。2022/8/22基于網(wǎng)格計(jì)算的CAE系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)將千萬臺各類計(jì)算機(jī)連接在一起，專家們

21、正在開發(fā)將互聯(lián)網(wǎng)上所有計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫以其連接的實(shí)驗(yàn)設(shè)備統(tǒng)一和有效使用的網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)。隨著這一技術(shù)的成熟，一定會出現(xiàn)基于網(wǎng)格計(jì)算的CAE系統(tǒng)2022/8/22基于互聯(lián)網(wǎng)的集成化與支持協(xié)同工作的CAE系統(tǒng)隨著分布式對象集成技術(shù)和網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，以及大型工程和復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)中實(shí)施并行工程和研究設(shè)計(jì)集團(tuán)的聯(lián)合攻關(guān)，未來的用戶將不再需要單一的CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM 和 ERP產(chǎn)品，它們需要基于互聯(lián)網(wǎng)(JAVA)的、具有行業(yè)特色的、集成化與支持協(xié)同工作的的套裝系統(tǒng)。2022/8/22大型工程和復(fù)雜產(chǎn)品，例如發(fā)電廠化工廠飛機(jī)輪船、高速列車以及航天技術(shù)產(chǎn)品等，它們由數(shù)萬到數(shù)百萬個

22、構(gòu)件和數(shù)以千計(jì)的設(shè)備組成，其設(shè)計(jì)分析安裝模擬和運(yùn)行仿真，都要涉及數(shù)個到數(shù)十領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員。因此，基于Internet和Grid computing的異地異構(gòu)系統(tǒng)下的設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對大型工程復(fù)雜產(chǎn)品的全面分析和運(yùn)行仿真，將成為CAE的一個十分重要發(fā)展方向。2022/8/222.3 軟件技術(shù)真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí)，基于Internet和Grid computing的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及工程數(shù)據(jù)庫。2022/8/22真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)圖形處理能力近年有了上百倍的提高，再加上三維圖形算法、圖形運(yùn)算和參數(shù)化建模的發(fā)展，快速真三維的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成熟。因此, CAE軟件的三維

23、實(shí)體建模，復(fù)雜的靜態(tài)、動態(tài)物理場的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會有大發(fā)展。2022/8/22基于Internet和Grid computing的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及工程數(shù)據(jù)庫 高性能價格比的大容量的存貯器及高速存取技術(shù)在迅速發(fā)展， PC機(jī)的硬盤容量很快將由GB達(dá)到TB量級。 用戶將要求把更多的計(jì)算模型、設(shè)計(jì)方案、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和知識性信息納入CAE軟件的數(shù)據(jù)庫中。2022/8/22 Internet和Grid computing環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，必須能夠管理多用戶并發(fā)存取的、與時間空間相關(guān)的、大量非結(jié)構(gòu)化的、各種類型的數(shù)據(jù)。高性能的、基于網(wǎng)格環(huán)境的、面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將會出現(xiàn)在新一代的C

24、AE軟件中。2022/8/22 Internet和Grid computing環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)該具有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫及其管理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，支持抽象數(shù)據(jù)模型定義，分布式、異構(gòu)、虛擬計(jì)算環(huán)境與多用戶并發(fā)I/O狀態(tài)下的數(shù)據(jù)管理， Internet和Grid computing環(huán)境下的高級存儲與查詢語言，訪問權(quán)限與數(shù)據(jù)所有權(quán)的保護(hù)，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的時/空一致性和有效性檢驗(yàn)，系統(tǒng)異常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)一致性恢復(fù)等。2022/8/223.4 用戶界面 多媒體用戶界面 智能化用戶界面2022/8/22多媒體用戶界面計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)正在迅猛發(fā)展，狹義的語音輸入輸出已成現(xiàn)實(shí)，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)已能在一定范圍內(nèi)

25、分析體態(tài)、眼神和手勢，隱含信息請求的數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)也已冒泡，會聽、看、說、寫和學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)即將聞世，這些多媒體技術(shù)一定會使未來CAE軟件的用戶界面具有更強(qiáng)的直觀、直感和直覺性，給用戶帶來極大便利2022/8/22智能化用戶界面CAE軟件是一個多學(xué)科交叉的、綜合性的知識密集型產(chǎn)品，稍大一點(diǎn)的CAE軟件都由數(shù)百到數(shù)千個算法模塊組成，其數(shù)據(jù)庫存放著眾多的設(shè)計(jì)方案、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，行業(yè)性的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，以及判定設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果正確與否的知識性規(guī)則。怎么使用軟件？怎么判定計(jì)算結(jié)果？支持用戶有效地使用這些軟件的專家系統(tǒng)，將成為用戶界面的重要組成部分。2022/8/223.5 集成化、專業(yè)化與屬地化目前多數(shù)還是單一、孤

26、島式的CAD、CAE、CAM、PDM產(chǎn)品，集成化程度不高。隨著產(chǎn)品的自主創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)實(shí)施并行工程，企業(yè)將需要與CAD、CAE、CAM、PDM無縫連接的、具有專業(yè)特色的、CAE系統(tǒng)。 2022/8/22SolidWorks套裝產(chǎn)品CAD: SolidWorks ( 2-D & 3-D設(shè)計(jì)工具) SolidWorks Office Proffessional ( 3-D建模，協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)資源（標(biāo)準(zhǔn)件庫、工具庫），PDMWorks) SolidWork Office Premium ( SolidWorks Routing-制管、配管和布線, COCMOSWorks Designer, COSMOSMotion）。CAE: COSMOS 分析軟件 COSMOSWorks, COSMOSMoti