CAE

Bilgisayar destekli mühendislik (Computer-aided engineering/CAE), gelişmiş analitik algoritmalarla tasarım ve sanal testlerin üretim planlamasına kadar mühendislik analiz süreçlerine yardımcı olmak için bilgisayar yazılımının geniş kullanımıdır. Bilgisayar destekli mühendislik, ürünleri geliştirmek için bir tür tasarım yazılımı kullanan hemen hemen her endüstride standarttır.

CAE bağlamında, en yaygın kullanılan simülasyon analizi türleri Sonlu Elemanlar Analizi (FEA), Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD), Çok Gövdeli Dinamikler (MBD), Termal Analiz ve Optimizasyonları içerir.

Sistemlerde gerilimler, gerinimler, titreşimler, ısı transferi, sıvı akışı, elektrik alanları ve manyetik alanlar gibi karmaşık ve çözülmesi zor olan diferansiyel denklem sistemleri kullanılarak modellenmiştir. Bu nedenle, stres, frekans, sıcaklık, akış, vb. gibi değerlerini hesaplamak zordur. Uygulayıcılar için bir yaklaşım, incelenen karmaşık geometrik sistemi, her biri düzenli olan çözmesi kolay küçük elemanlara (örn. Küpler) ayırmaktır.

Each element interacts with its neighbors based on physic equations and these in turn are solved. This may have to be done many times until the whole system starts to narrow down (or converge) to a useful set of answers. This method is called finite element analysis (FEA). Engineers make use of CAE to carry out the large number of calculations necessary to solve problems because these are typically way beyond manual methods.


Her element, fizik denklemlerine dayanarak komşularıyla etkileşime girer ve bunlar sırayla çözülür. Bu, tüm sistem yararlı bir cevap kümesine daralmaya (veya yakınsamaya) kadar birçok kez yapılmalıdır. Bu yönteme sonlu elemanlar analizi (FEA) denir. Mühendisler problemlerin çözümünde gereken çok sayıda hesaplamayı gerçekleştirmek için CAE’den yararlanır, çünkü bunlar genellikle manuel yöntemlerin çok ötesindedir.

Tipik bir CAE işlemi, ön işleme, çözme ve işlem sonrası aşamalardan oluşur. Ön işleme aşamasında, mühendisler tasarımın geometrisini (veya bir sistem temsilini) ve fiziksel özelliklerini, ayrıca uygulanan yükler veya kısıtlamalar şeklinde çevreyi modellenir. Daha sonra, model, temel fiziğin uygun bir matematiksel formülasyonu kullanılarak çözülür. İşlem sonrası aşamada, sonuçlar incelenmek üzere mühendise sunulur.


CAE’in bazı faydaları:

  • Ürün kalitesi ve ömrünün artmasıyla ürün geliştirme maliyeti ve süresi azalır.
  • Bilgisayar simülasyonu tabanlı tasarım, fiziksel prototip testinin yerini alacak ve maliyet ve zaman tasarrufu sağlayacaktır.
  • CAE, tasarım değişikliklerinin daha ucuz olacağı geliştirme aşamasında, ürünün performansı hakkında bilgi verebilir.
  • CAE, ürün tasarımının risk ve güvenilirlik hakkında bilgi sağlar.
  • Birleşik CAE verileri ve süreç yönetimi, performans kavrayışlarını etkili bir şekilde güçlendirmeyi ve tasarımları daha geniş bir uygulamaya geliştirmeyi mümkün kılar.

CAE alanları şunları içerir:

  • FEA (Sonlu Elemanlar Analizi) kullanarak bileşenler ve montajlar üzerinde gerilme analizi;
  • Hesaplamalı akışkanlar dinamiğini (CFD) birleştiren akışkan akış analizi;
  • Çok gövdeli dinamikler (MBD) ve Kinematik;
  • Döküm, kalıplama ve kalıp presleme gibi işlemlerin proses simülasyonu için analiz araçları;
  • Ürün ve işlemlerin optimizasyonu;

Bilgisayar destkli Mühendislik yazılımları hakkında detaylı bilgi için:
Ansys, SolidWorks Simulation, QForm, SolidWorks Flow Simulation ve SolidWorks Plastics.