CAD/CAE的区别与系统发展

1.前言

　　设计分析一体化是目前所有CAD公司追求的一个主要目标，其核心意图就是为了实现在设计过程中，充分考虑产品的性能和优化，提升产品质量和改善产品性能。

　　2.几个重要概念及其误区

　　a)什么是CAD?

　　CAD，即计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)，其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。

　　b)什么是CAE?

　　CAE(Computer Aided Engineering)计算机辅助工程的特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答;另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，技术的发展又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。

　　c)什么是设计(Design)

　　最简单的关于设计的定义、就是一种“有目地的创作行为”。

　　根据工业设计师 Victor Papanek 的定义，设计(design)是为构建有意义的秩序而付出的有意识的直觉上的努力。更详细的定义如下：

　　第一步：理解用户的期望、需要、动机，并理解业务、技术和行业上的需求和限制;

　　第二步：将这些所知道的东西转化为对产品的规划(或者产品本身)，使得产品的形式、内容和行为变得有用、能用，令人向往，并且在经济和技术上可行。(这是设计的意义和基本要求所在)

　　这个定义可以适用于设计的所有领域，尽管不同领域的关注点从形式、内容到行为上均有所不同。

　　1978年诺贝尔经济学奖 Herbert Simon 发表著名文章对设计给出著名定义“设计就是找到一种行动方式 ，目的是把现状变成自己更喜欢的样子 ”

　　d)几个误区：

　　i.误区1 计算机辅助制图是CAD

　　计算机辅助制图(Computer Aided Drafting)，简写为CAD，譬如我们熟知的AutoCAD辅助制图软件，几乎成了CAD的代名词。目前我国绝大数机械工程师都是二维或三维软件的使用者，他们最终都需要生成二维工程图纸。三维制图和二维制图最大的区别是直观性大为增强，但是本质上没有改变制图的地位。因此计算机辅助制图不是计算机辅助设计。

　　ii.误区2 现代设计就是CAD

　　从前面关于设计的定义，设计包含了人、知识、工具、环境等多方面的结合，因此CAD仅仅只是工具，利用适合设计者的工具可以帮助设计者更快、更好的进行设计。

　　iii.CAE是有限元分析(FEA)

　　CAE(Computer Aided Engineering)计算机辅助工程，涉及到多学科的问题，针对不同的学科，产生了各种仿真分析的数学工具。如FEA(有限元分析)，多体动力学，CFD(计算流体力学)，有限差分法，边界元法，无网格法，加权余量法等等。他们针对不同的领域，各具优势。如FEA适合解决结构的强度、刚度、疲劳等问题;多体动力学适合解决多刚体系统的运动学和动力学特性;CFD适合解决流体的流动和热问题;因此FEA仅仅是CAE的一个领域。

　　iv.误区3 CAE独立于CAD

　　从前面关于CAD的定义“ CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。”CAD中必须含有分析(CAE)，也就是说面对设计，CAE是CAD的子集，缺少了CAE的CAD系统是不完整的计算机辅助设计系统。