[CAE] Overview and benefits - By Nguyễn Ngọc Tâm

[Hồng Sơn]

CAE là việc sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng các đặc tính kỹ thuật nhằm cải tiến các thiết kế sản phẩm hoặc hỗ trợ trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật cho nhiều ngành công nghiệp.Nó bao gồm mô phỏng,kiểm tra và tối ưu hóa các sản phẩm,quy trình và công cụ sản xuất.

Một quy trình CAE điển hình bao gồm các bước tiền xử ký (chia lưới,hiệu chỉnh lưới,đặt các điều kiện),giải thuật (thuật toán được đưa ra để giải quyết các bài toán tương ứng) và hậu xử lý (hiển thị kết quả,xuất báo cáo).Trong giai đoạn tiền xử lý các mô hình hình học kỹ thuật (hoặc một hệ thống hình vẽ) và các tính chất vật lý của mẫu thiết kế cũng như môi trường trong đó nó chịu tác động của tải (gồm lực,các momen..) và các điều kiện ràng buộc được thực hiện.Tiếp theo mô hình sẽ được tính toán bằng cách sử dụng một công thức toán học phù hợp với các tính chất vật lý cơ bản.Trong giai đoạn hậu xử lý,kết quả sẽ được thể hiện để các kỹ sư xem xét.
Ứng dụng CAE hỗ trợ nhiều ngành hoặc lĩnh vực kỹ thuật bao gồm :
-Phân tích động lực học và ứng suất của chi tiết và cụm chi tiết lắp ráp sử dụng tính toán phần tử hữu hạn (FEA)
-Phân tích dòng chảy và nhiệt độ sử dụng khí động lực học tính toán (CFD)
-Phân tích động học và động lực học của các cơ cấu truyền động (động lực học nhiều vật)
-Phân tích âm học sử dụng tính toán phần tử hữu hạn hoặc phương pháp phần tử biên (dùng cho phân tích NVH-phân tích tiếng ồn,độ rung và độ nhiễu)
-Mô phỏng hệ thống cơ điện tử
-Mô phỏng tác động cơ khí
-Phân tích hệ thống điều khiển (điển hình là mô phỏng PID trong Matlab)
-Mô phỏng quy trình sản xuất như đúc,làm khuôn và khuôn dập.
-Tối ưu hóa quy trình hoặc sản phẩm.
-Một số vấn đề kỹ thuật đòi hỏi sự mô phỏng của nhiều hiện tượng vật lý để thể hiện cho các tính chất vật lý cơ bản.Ứng dụng CAE giải quyết các vấn đề như vậy được gọi là các giải pháp đa vậy lý.
Lợi ích của CAE
-Lợi ích của CAE bao gồm giảm thời gian và chi phí phát triển sản phẩm với chất lượng và độ bền của sản phẩm được nâng cao.
-Quyết định việc thiết kế dựa trên tác động của chúng đến năng suất (tức là lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu để thu được hiệu suất tối ưu nhất).
-Việc thiết kế được đánh giá và hiệu chỉnh bằng việc sử dụng mô phỏng tính toán chứ không phải là các mẫu thử nghiệm vật lý qua đó giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc.
-CAE cung cấp những cách thức thực hiện có hiệu quả hơn trong quá trình phát triển sản phẩm,khi đó những thay đổi trong thiết kế được thực hiện ít tốn kém hơn.
-CAE giúp các nhóm kỹ thuật quản lý rủi ro và hiểu được các tính năng kỹ thuật liên quan đến thiết kế của họ.
-CAE tích hợp quy trình quản lý và dữ liệu mở rộng có khả năng tận dụng hiệu quả những cách thức thực hiện và cải tiến mô hình thiết kế cho một phạm vi rộng lớn. (tức là tận dụng được kinh nghiệm đã làm thực tế với các thuật toán giải tích để cải tiến mô hình chất lượng hơn đối với từng lĩnh vực sản phẩm khác nhau).
-Đảm bảo mức độ giảm thiểu rủi ro bằng việc xác định và loại bỏ những vấn đề tiềm tàng,khi được tích hợp một cách hợp lý vào quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm,CAE có thể cho phép giải quyết vấn đề một cách dễ dàng hơn,nó có thể làm giảm đáng kế các chi phí liên quan đến vòng đời sản phẩm.