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验证是设计过程中不可或缺的步骤,无论是在任何行业,在设计过程中,及时的验证可以大幅地提高工程师交付设计产品的质量,并在降低返工次数的同时削减了模具制造或样机制造的成本.尤其是在CAE（ComputerAidedEngineering计算机辅助工程）技术日益普及的今天,机械、电子等行业通过计算机模拟进行设计验证的比例,已经占到了从零部件设计到总装过程中所有设计验证步骤的90%以上,而建筑、土木等行业甚至更高.
通常产品的研发周期包括设计、分析验证、最后测试三个流程,而其中前两项占据了总研发成本的绝大部分.为了避免重新设计,设计工程师期望能够在每一关键设计完成后就得到及时的验证,从而为下一步的设计奠定基础.但这一过程通常需要设计工程师与分析师之间合作完成,特别是在前期设计过程中,需要验证次数较多,这显得十分烦琐.
虽然说,好的管理制度可以解决设计工程师与分析师之间的主观责任矛盾,但为了降低客观因素的影响,设计制图工具与验证分析软件的整合已经成为大势所趋.
设计与验证的整合
为了降低成本、提高效率,研发工程师期望能够在同一套软件中实现设计与验证,这样就不用为图纸文档格式兼容性而担忧了,也不会再因为重新建模而付出无味的劳动了.此时,CAD软件加入了分析模块,相反,CAE软件普遍加强了制图功能.这样看,从前的合作伙伴似乎演变成了竞争对手.
设计工具与分析软件虽然应用在同一领域中,但彼此跨度很大、技术差别明显,软件厂商要实现功能整合多是通过收购其他公司来完成的.比较成功的案例是2001年Dassault收购了SRAC,将旗下的COOS收入囊中,经过几年的调整,在2006年将COOS并入Solidworks中,使得后者从单纯的3D设计软件升级为综合型CAE工具集.
相比之下,ANSYS、CATIA、NASTRAN等老牌有限元分析软件志不在此,并没有在制图方面有明显的提高.由于定位高端,软件高度复杂的背后提供了全面的单元类型和分析算法,因此在要求极高的航空航天领域地位不可动摇.
Pro/E、Unigraphics作为中高端领域的主力军,提供了结合三维设计、加工、分析及绘图等功能的完整的CAD/CAM/CAE解决方案.而Pro/E较Unigraphics适用范围更广,后者在航空、航天、汽车等领域的专业性更强.
Pro/EWildfire3.0提供了快速草图工具、快速装配、快速制图、快速钣金设计等特性；UGNX4则侧重CAE元素,提供了可升级分析来支持创新,包括为设计者提供的设计模拟工具以及为工程分析专家提供的最高性能模拟.正是出于功能细节和使用习惯的考虑,设计人员更喜欢使用Pro/E制图,而用Unigraphics进行分析.
更好地为工程师服务
而COOS被收购后,易用性方面得到了很大的提高,并与Solidworks实现了无缝连接,可在各自界面中呼出功能模块.更重要的是,COOS提供了同Solidworks一致的操作界面和图形表达方式,不管设计人员有没有实际分析经验,都可直观地划分网格单元、定义边界载荷条件及快速地求解计算结果.另外,因为继承了SRAC的快速有限元算法,使得COOS分析速度相比传统直接算法提升了50~100倍之多.
相比专业分析工具,COOS数学化的概念几乎不存在,取而代之的是机械、电磁、流体、运动仿真四个功能模块.另外,提供了预警功能,在正式解题之前,快速有限元算法首先会检查待分析的模型是否完全定义,否则快速有限元算法将停止计算,使计算机不必浪费时间来做无谓的运算.
简单易用、速度快和智能化高,这使得COOS更适合设计工程师使用,而这也是Pro/E、Unigraphics等综合软件所欠缺的.不过也有人曾对COOS提出了质疑,认为其准确度可能与标准算法有差异.为此,Solidworks亚太区技术经理Varda先生解释说：“目前有限元分析的底层算法已经非常成熟,各个软件之间并无本质区别,因此实际计算结果都会收敛于理论值.”