Công Nghệ Mô Phỏng CAE Là Gì ? CAE Đem Lại Lợi Ích Gì?
[Thinksmart – Công nghệ mô phỏng CAE ] CAE được viết tắt của Computer-Aided Engineering là việc sử dụng các phần mềm máy tính để mô phỏng hoạt động để cải thiện thiết kế sản phẩm hoặc hỗ trợ trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật cho một loạt các ngành công nghiệp. Điều này bao gồm mô phỏng, xác nhận, và tối ưu hóa các sản phẩm, quy trình và công cụ sản xuất. Trong tương lai, hệ thống CAE sẽ là công cụ chính cung cấp thông tin để giúp các nhà thiết kế trong quá trình đưa ra quyết định.
- Hiện nay, với sự tiến bộ không ngừng nghỉ của Khoa học – Kỹ thuật, việc ứng dụng các phần mềm máy tính hỗ trợ các lĩnh vực ngành nghề ngày càng phổ biến. Đặc biệt, đối với khối ngành kỹ thuật cơ khí, xây dựng… tính chất công việc đòi hỏi phải làm việc với những mô hình phức tạp trên thực tế, với những số liệu không thể xử lý bằng phương pháp truyền thống hay máy tính thông thường, do đó, cần một phần mềm hỗ trợ xử lý số liệu, hình ảnh, tính toán cho kết quả nhanh và chính xác nhất nhằm hỗ trợ người kỹ sư, giúp tiết kiệm được thời gian, và nâng nao hiệu suất, năng suất và hiệu quả làm việc.
- Nếu CAD (Computer Aided Design) là phần mềm được dùng để thiết kế các chi tiết, sản phẩm theo định dạng 2D hoặc 3D, thì CAE (Computer Aided Engineering) có thể được hiểu là quá trình tiếp nối theo sau CAD. Đó là việc sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng hoạt động và phân tích ứng xử của sản phẩm, từ đó có hướng điều chỉnh để sản phẩm được tối ưu hơn. CAE sẽ là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu hỗ trợ người kỹ sư, người thiết kế đưa ra quyết định giải quyết vấn đề đặt ra.
- Trong CAE người ta sử dụng 3 công cụ giải tích chính là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method – FEM), phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method – FDM) và phương pháp phần tử biên (Boundary Element Method- BEM). Vì vậy, việc xây dựng quá trình mô phỏng và phân tích đòi hỏi người sử dụng có một nền tảng kiến thức về cơ khí, vật lý nhất định (ví dụ: lực, ứng lực, ứng suất, biến dạng,…)
Một quy trình mô phỏng CAE chuẩn bao gồm các bước: Xây dựng mô hình – preprocessing, chạy bộ giải – solving, đọc và phân tích kết quả -postprocessing. Trong giai đoạn preprocessing các kỹ sư sẽ mô hình hóa từ dữ liệu CAD, gán các đặc tính vật lý, tải trọng và các ràng buộc đi kèm. Ở bước tiếp theo mô hình được tính toán bằng cách sử dụng một công thức toán học thích hợp. Bước cuối cùng postprocessing kết quả sẽ được hiển thị để các kỹ sư xem xét đánh giá.
Một quy trình mô phỏng CAE chuẩn
Nội dung chính
Các lĩnh vực ứng dụng của CAE ?
Các ứng dụng CAE hỗ trợ một loạt các lĩnh vực kỹ thuật và hiện tượng:
- Phân tích động học ứng suất trên các chi tiết và cụm lắp ráp sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA).
- Phân tích âm học sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn hoặc phương pháp phần tử biên (BEM).
- Phân tích hệ thống.
- Phân tích nhiệt và dòng chảy (CFD).
- Phân tích động học và động lực học các hệ cơ khí (multibody dynamics).
- Phân tích 1D các hệ thống cơ điện tử.
- Mô phỏng các hiện tượng cơ học (MES).
- Mô phỏng quy trình sản xuất như đúc, dập, đùn, ép.
- Tối ưu hóa sản phẩm hoặc quy trình.
> Khám phá các ứng dụng qua dự án của Thinksmart: Tại đây
> Khám phá thêm các công nghệ khác: Tại đây
Những lợi ích khi sử dụng công nghệ mô phỏng CAE
Lợi ích khi sử dụng CAE bao gồm giảm chi phí và thời gian phát triển sản phẩm với chất lượng và độ bền được tốt hơn.
-
- Hỗ trợ thiết kế đưa ra các quyết định chính xác đối với sản phẩm đang được thực hiện.
- CAE giúp đội ngũ kỹ thuật giảm rủi ro.
- Thiết kế có thể được đánh giá và tinh chỉnh bằng cách sử dụng các công cụ mô phỏng trên máy tính thay vì thử nghiệm mẫu thật để tiết kiệm thời gian và chi phí.
- Tích hợp dữ liệu CAE và quy trình quản lý để cải tiến thiết kế sâu rộng hơn.
- CAE cung cấp sớm thông tin chi tiết về cách thức thực hiện trong quy trình sản xuất, khi mà thiết kế thay đổi qua đó tiết kiệm chi phí.
- Đảm bảo các vấn đề rủi ro được giảm thiểu bằng cách xác định và loại bỏ các vấn đề tiềm tang có thể xảy ra.
Tối ưu hóa cấu trúc nhờ công nghệ CAE
So sánh giữa CAD, CAM và CAE
Nhiều năm trở lại đây, nhiều phần mềm ra đời và nâng cấp để giúp cho con người tiết kiệm thời gian trong việc thiết kế, tính toán, sản xuất nhằm tăng năng suất lao động. Có những phần mềm tích hợp của CAD/CAM/CAE nhằm giúp cho con người tiện lợi hơn trong việc sử dụng. Nhưng đồng thời cũng làm cho chúng ta khó phân biệt được sự khác nhau giữa chúng.
CAD là gì? CAE là gì? CAM là gì? Những phần mềm này là gì và chúng khác nhau như thế nào? Điều đầu tiên cần biết về cả ba hệ thống này là hai chữ cái đầu tiên trong mỗi chữ viết tắt. “CA” là viết tắt của Computer-Aided, có nghĩa là cả ba hệ thống đều được tạo ra để giúp người dùng đạt được mục tiêu của mình nhanh hơn bằng cách sử dụng sức mạnh của máy tính để xử lý. Chữ cái cuối cùng cho CAD là Thiết kế (Design), cho CAE là Kỹ thuật (Engineering), và cho CAM, là Sản xuất ( Manufacturing ). Đây là những chương trình phần mềm kỹ thuật và sản xuất. Mỗi cái trong số chúng đều có những ứng dụng riêng.
Ví dụ: Để sản xuất một chiếc xe ôtô thì CAD sẽ chịu trách nhiệm phần thiết kế của xe ( kiểu dáng, kích thước của xe.. ) CAE sẽ tính toán phần kỹ thuật của xe ( tính toán độ lực, va chạm.. ) và CAM sẽ chịu trách nhiệm sản xuất, đưa sản phẩm ra thực tế.
Tuy nhiên, với phần mềm mô phỏng của tập doàn Altair thì bạn có thể không dùng tới CAD vì CAE có thể tham gia vào quá trình thiết kế của xe.
Phương Pháp Thiết Kế Dựa Trên Mô Phỏng Giúp Bạn Tiết Kiệm Thời Gian Và Tiền Bạc
Nhận xét về ưu và nhược điểm của công nghệ mô phỏng CAE
Ưu điểm:
- Có thể kiểm tra tính năng và nâng cao chất lượng sản phẩm dẫn đến việc giảm chi phí giá cả của quá trình R&D và thời gian cung ứng sản phẩm ra thị trường.
- Nhờ vào việc dễ dàng kiểm tra chi tiết các đại lượng vật lý như trường ứng suất, biến dạng, áp suất, nhiệt độ, lực, v.v. giúp chúng ta có nhiều ý tưởng độc đáo, sáng tạo cho bản thiết kế.
- Đối với các hiện tượng vật lý khó và không thể quan sát, kiểm tra, làm thí nghiệm bằng phương pháp thông thường, thì công nghệ mô phỏng CAE sẽ giúp chúng ta dể dàng quan sát.
- Hầu như ngày nay, kết quả CAE còn được xem là tài liệu kỹ thuật cơ bản dùng trong thuyết trình ý tưởng và thuyết thục đối tác cũng như khác hàng.
Nhược điểm:
- Vì hầu hết phần mềm CAE dùng phương pháp tính toán sai số, cho nên kết quả không thể 100% như thực tế, nhưng sẽ hữu ích khi so sánh tương đối.
- Vì kết quả CAE phụ thuộc vào cách chia lưới, áp đặt điều kiện biên, v.v. nên độ chính xác và tin cậy phụ thuộc vào kinh nghiệm, kiến thức của người sử dụng
Phần mềm SimSolid của Altair, là phần mềm không cần chia lưới (FEA), rất phù hợp cho các bài toán kết cấu, mối hàn, bulong, độ chính xác trong khoảng 0.5% so với việc chia lưới, nhưng rõ ràng, những bài toán khó, phức tạp thì cần phải chia lưới để đảm bảo độ chính xác.
Công ty Thinksmart, đơn vị hàng đầu Việt Nam về công nghệ mô phỏng CAE, đại diện của Tập đoàn Altair tại Việt Nam, chung cup cấp các công cụ mô phỏng hàng đầu thế giới và giúp doanh nghiệp sản xuất giải quyết các bài toán khó với đội ngũ kỹ sư công nghệ CAE hàng đầu.
Xem chúng tôi có gì: Tại đây
>> Đọc thêm bài viết về khả năng của SimSolid:
SimSolid nhanh hơn FEA, chính xác như vậy. Những gì tôi thích từ nó?
