CAE、FEA技术在产品研发中的应用

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1、设计与计算CAE、FEA技术在产品研发中的应用CAE、FEA技术在产品研发中的应用摘要：CAE、FEA技术已经在机械制造领域中得到广泛的应用，本文就CAE、FEA技术在机械厂抽油机、压力管道、油套管产品研发涉及到的动、静力学领域的平面、实体、装配、接触以及复杂问题典型应用进行介绍。通过Pro/e、ANSYS等CAE、FEA软件的应用，加强机械厂产品结构设计的理论基础，对产品设计和优化有较高的指导作用。关键词：CAE；FEA；产品研发；应用；Pro/e；ANSYSApplicationofCAEandFEATechnologyfor

2、ProductionResearchLIDonghaiResearchInstitutes，MachineryPlantTUHAOilfieldCompanyAbstract:CAE&FEAtechnologywerewidelyusedinmachineryandmanufacturefield.ThepaperintroducesthetypicalapplicationofCAE&FEAtechnologyinwhichplane,solid,assembly,contractandcomplicationstructure

3、questions,whichisrelatingtodynamic&staticmechanicsandproductresearchofPumpingUnits,pressurepipe,tubingandcasingpipe.TheapplicationofPro/eandANSYSofCAE&FEAsoftwarestrengthenthestructuredesigntheorybase,andhighlyinstructtheproductdesignandoptimization.Keywords:CAE;FEA;p

4、roductresearch;application;Pro/e;ANSYS设计与计算CAE、FEA技术在产品研发中的应用前言1）相关技术的介绍CAD（ComputerAidedDesign）计算机辅助设计，是利用计算机数据计算和图像处理功能，完成产品外观设计、结构设计、机构优化、二维三维工程图等工作。CAE（ComputerAidedEngineering）计算机辅助工程，是利用计算机数值模拟技术结合机构和结构优化及FEA技术，主要用于结构优化、仿真以及FEA有限元分析等领域。FEA（FiniteElementAnalysis）

5、有限元分析，是近似求解一般连续问题的数值方法，最先用于结构应力分析，很快就广泛的应用于求解传导、电磁场、流体力学等连续域问题。主要用于产品结构的静、动力学有限计算、热力学分析、场分析、流体计算、结构优化、疲劳分析等方向。目前，CAD、CAE、FEA技术越来越密不可分，其中ANSYSWorkbench已经将CAD、CAE、FEA有机结合在一起，形成协同仿真统一平台。2）国内外CAE、FEA技术应用目前，国内外CAE、FEA技术已经在航天、航空、汽车、机械、电子等高科技领域中得到广泛的应用，并取得了显著的经济效益。在石油天然气领域，该

6、技术也已经在地球物理勘探、油气开发工程、石油钻井工程、采油工程、油田地面工程建设、石油机械工程、油气储运工程、海洋石油工程、压力容器设计等行业中得到应用。设计与计算CAE、FEA技术在产品研发中的应用三维CAD机械设计软件有：中低端软件SolidEdge、SolidWorks等软件，其只具有CAD功能，多用于简单钣金行业；中高端综合软件有Pro/E、UG等，它们是CAD、CAM、CAPP、CAE集成化通用性强，适合中型企业使用，软硬件投资较大；高端综合软件有I-DEAS,CATIA等，也是具有CAD、CAM、CAPP、CAE一体的

7、集成化软件，一般用于航空、航天、轿车行业，软硬件投资大。CAE软件有：综合CAE软件如ANSYS、MSC等，包括结构、热力学、流体、场、疲劳、优化等功能，软硬件投资大；专业CAE软件有Dynaform、Deform等，多用于金属塑性成型、大变形分析，如冲压、锻造、折弯的分析计算；另外还有上述集成CAD、CAE软件一体集成化软件，如Pro/E、UG、CATIA、I-DEAS等，它们集CAD、CAE软件功能一体，设计分析效率高，成本低。由于CAE、FEA技术初期软硬件投入大，而国内的石油机械企业规模相对较小，因此目前在国内石油机械行业

8、中发展较慢，处在较低层次。目前，只在国内宝石、江汉四机厂、北京石油勘探开发研究院、渤海装备公司、南洋机械厂等大型石油机械企业中得到应用。1CAE、FEA技术的典型应用根据结构受力方式的不同，可以划分成静态、准静态、动态三类问题。静态所受的外力的合力