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CAE技术的三大分支

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xjj20082008 发表于 2011-3-23 08:45:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
    计算结构力学

    有限元理论(FEA)及其计算机程序实现可视为CAE技术发展的开端。有限元法的物理实质是:把一个连续体近似地用有限个在节点处相连接的单元组成的组合体来代替,从而把连续体的分析转化为单元分析加上对这些单元组合的分析问题。有限元法和计算机的结合,产生了巨大的威力,应用范围很快从简单的杆、板结构推广到复杂的空间组合结构,使过去不可能进行的一些大型复杂结构的静力分析变成了常规的计算,固体力学中的动力问题和各种非线性问题也有了各种相应的解决途径,并形成了一门新兴的学科——“计算结构力学”,通常也称为MCAE技术。这是CAE第一个分支领域,即结构分析。

    计算流体力学

    CAE技术第二个大的分支领域是流体分析,即计算流体力学(CFD)。欧拉在18世纪中叶采用连续介质的概念把静流体中压力的概念推广到运动流体中,建立了欧拉方程从而正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动。1845年斯托克斯推导出粘性流体的一组基本运动方程,这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程),它是流体力学的理论基础,欧拉方程正是N-S方程在黏度为零时的特例。这些流体力学的基本方程组非常复杂,在考虑黏性作用时更是如此,如果不靠计算机,就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。直到上个世纪60年代,与用于结构力学计算的有限元方法差不多同时发展起来的有限差分法在流体力学计算领域开始得到广泛利用,并形成了“计算流体力学(CFD)”这一新兴学科。其后陆续出现了有限体积法、用于流体计算的有限元法、分步杂交法、格林函数法、基于有限元的有限体积法、边界元法等等多种多样的计算流体力学数值解法。

    计算电磁学

    CAE技术第三个大的分支领域是计算电磁学(CEM)。自1785年库仑创建了描述两个微小带电体之间作用力与其电量及间距的关系的库仑定律以来,经过奥斯特、安培、法拉第等人的发展,到1873年麦克斯韦在系统地总结了前人电磁学理论的基础上,提出了涡旋电场和位移电流假说,创建了著名的“麦克斯韦方程组”并预言电磁波的存在(1887年被赫兹通过实验证实),从而建立起完整的电磁场理论体系。使用经典解析方法求解麦克斯韦微分或积分方程组仅能处理为数不多的简单典型问题,以上个世纪60年代大型通用数字电子计算机的出现为基石,以实际工程和理论上需要解决的大量复杂电磁问题为有效需求,计算电磁学由此而发展并完善起来。现有的电磁场数值计算方法主要包括求解微分方程的有限元法(FEM)和时域有限差分(FDTD)等,求解积分方程的有矩量法(MoM)和物理光学法(PO)等。

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吉米 发表于 2014-3-22 19:29:59 | 显示全部楼层
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flyingegg 发表于 2016-9-27 03:16:44 | 显示全部楼层
知道了 不错~~~  
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