国内外CAE软件的差距分析
责任编辑:艾灸你对     时间:2021-06-01     来源:知乎
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分类: 观点评述
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         以有限元方法为主的CAE技术就是为工程问题的数值模拟分析而提出的,自诞生之日起就一直服务于工程问题的,具有很强的工程应用背景。但是,由于历史上体制的原因,国内外CAE技术的发展走了不同的道路。国内在计划体制年代,为促进各行业发展,各行业基本都成立有独立的研究院所(如航空企业基本是一厂一所的模式,航天企业也基本都是厂、所结合模式),以解决本行业工业生产中遇到的各类问题,研究成果直接服务于本行业生产,研究经费是国家投入的,因此对于本行业的服务也都是无偿的,在一定时期、一定程度上极大地推动了国内生产制造业的发展,“两弹一星”更是全国上下一盘棋,基本上白手起家围绕具体的工程需求发展了相关数值计算理论、编写了相关数值计算程序,解决了不计其数的工程问题,取得了举世瞩目的成就。

         这种模式可以说基本延续到1990年代中初期,这个时期的主要特点是技术研究与工程设计不分开,技术研究成果直接服务于工程设计,可以说每一个研究员都兼任着工程师的职能,在工程中遇到的技术问题直接反馈给研究人员,为解决具体问题,研究人员从建立理论模型、离散方程、编写计算程序直至通过众多情形的计算机模拟、分析,最终提出解决问题的方案,都是研究人员完成的。这好比是机器上需要拧个螺丝,于是单独成立一个小组设计、制造一个扳手来把螺丝拧上,显然是两个过程合二为一了。

           这种模式在取得巨大成就的同时,也无意中筑起了行业之间在计算机数值模拟方面巨大的技术壁垒。计算程序基本都是行业内部解决具体问题专用的,甚至行业内部本身都没有把专用计算程序整合成行业内部通用程序,行业之间更无从谈起计算程序的适用性。

          虽然在计划体制时代计算机数值模拟为工业的生产制造发挥了巨大作用,但计算机数值模拟的发展却一直伴随着体制内“重硬轻软”的普遍观念,相关科研项目经费少得可怜,最大的经费开支就是计算机和打印机。甚至普遍观念的是,做数值计算基本不需要科研经费。

          国外商用CAE的进入,从两个维度上,改变了中国的规则。

         1990年代初期国外商用CAE软件进入国内市场后,极大地扩展了计算机数值模拟相关项目科研经费的使用空间,申请项目也可以名正言顺地“索要高价”了,可以说,国外商用计算分析软件(包括CAE软件)进入国内市场为国内数值模拟研究项目开启了新的篇章。在经费方面,缩短了“软、硬”之间的差距,无形中提升了“软”项目的重要程度;在使用方面,国外商用软件有非常方便的图形化前后处理界面,,解决问题的时间从以年为单位,缩短到以月和周为单位,大大提高效率。可以说,数值模拟研究,从刀耕火种的“农业时代”进入到了机械化作业的“工业时代”。

            另一方面,国外商用CAE软件的大量使用,逐步减轻了工业设计部门对科研院所的依赖,更多的工作由设计部门的分析工程师承担了仿真分析职能。然而,也正是因为国外商用CAE软件的大量使用,使得科研院所在CAE理论、算法、程序设计与实现等等当时并不落后的诸多方面逐步弱化,甚至逐渐失去了造血能力,致使国内CAE技术停滞不前出现了十年沉寂期。直至现在,众多高校本该教授有限元理论与技术以及编程的课程无一例外地都捆绑了一个具体的国外CAE软件名称,变成了“有限元理论与××软件”。老师只需要蜻蜓点水般对有限元理论稍加介绍,利用大量课时教会学生使用某个CAE软件,学生则只需利用该CAE软件完成一个大作业即可完成课程学习。


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点赞人: 艾灸你对 

艾灸你对  回复 2021-06-01 19:44:35
要继续加油
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