国外商业软件的引进与国内CAE的兴起

计算机的崛起深刻影响了近代力学的演进轨迹，其中CAE技术的飞跃尤为显著。随着算法的不断成熟与前后处理技术的持续进步，力学分析的广度、效率与精确度均实现了质的飞跃。仿真技术的普及，让复杂难懂的经典力学理论变得触手可及，通过简单的操作便能获得丰富的工程解决方案。

回溯至上世纪七十年代，在钱令希、程耿东、钟万勰等先驱的引领下，以及航空航天、船舶、机械等领域的积极推动下，有限元技术被成功引入中国，并迅速在主流行业中扎根。彼时，众多力学工程师以手工剖分网格、定义单元、提交求解为日常，虽耗费了大量人力物力，却也为数值分析领域培养了众多人才。

进入九十年代，特别是在水力发电领域的国际合作中，我国工程师目睹了国外商用软件包的强大能力，其完备的前后处理功能、丰富的单元与算法库，以及高效的结构分析性能，均远超国内手工编写的FORTRAN程序。受此启发，1992年原机械部组织力量，开始系统跟踪、学习并推广CAE技术，从此开启了CAE在国内的蓬勃发展之路。

十余年间，CAE技术的应用领域不断拓展，除了传统的航空、航天、动力领域外，还深入船舶、汽车、兵器、电子以及道路桥梁等多个行业，开展了流固耦合、热分析、可靠性评估等多方面的探索与合作，促进了多领域CAE技术的共同发展与成果共享。

讲求科学的CAE方法

对CAE(有限元)技术由认知，到接受，再到大规模成功应用，这里将CAE实践体验概括为以下四个方面：

升华理论：透过仿真摸清工程问题的本质、关键。利用CAE，掌握产品的内在机理；基于CAE，洞察产品的技术精髓。实现力学机理与产品理论同步升华。算过一轮以后，经由形象的后处理，应该对产品有高一层的认知；也应该对强度、刚度、稳定性这些力学原理有深一层的认识。以所开发的核电重点装备一主泵飞轮为例，对比单层旋转、双双过盈、旋转松脱以及多级松脱四种不同形式的仿真，我们总结出过盈/松脱一体化理论，可以用于解耦多配合圆盘，实现逐级松脱设计，拓展了经典力学理论。

突破解析：一方面，充分利用解析法简单明了的优势，另一方面发挥CAE大规模建模、大规模求解、体察入微的仿真优势，突破解析法的盲点和禁区，实现后者立足前者，前者超越后者。直九CAE项目，不仅成功探索出整机结构机理，承力、传力机制，实现悬挂/隔振仿真，而且纠正了以往国内权威解析中的错误，揭示出复杂体系结构动力学的内在奥妙，为直升机的后续发展扫除障碍。

精致建模：实践中我们讲求模型干净利落，求解一气呵成。CAE的成功源自精致建模。好的模型，通过仿真，可以察之秋毫：但坏的模型，也可能谬之千里，引导出错误的结果。在充分认知产品的基础上，需要通晓各类单元的内在机理，辅以娴熟技能，模型方能达精。精致建模并不是主张越繁越好，越细越好。良好的动力学分析需要删繁就简，合理简化。同时精炼的模型也便于与试验相关。 这方面运载火箭领域的经验值得借鉴。

着力创新：自主创新的成败，关键在于CAE。好的原始设计可以来自国外，消化和吃透的途径是CAE：消化，进而自主创新，其秘诀也是CAE。围绕产品组织(CAE)技术，围绕(CAE)技术组织产品。CAE汇聚了数值、几何、知识类算法，集各学科技术于一大成，不仅揭示出产品内在机理,纯青的CAE技术手法可以实现信手拈来，创新水到渠成。只要赋予适当的条件，先进的拓扑优化程序，已经可以实现输入立方体，得出鸟巢。

CAE软件与框架技术体系：

在软件选择方面，民用领域如机械与船舶，因国际化交流频繁，多采用国外商用软件；而军品密集、技术尖端的航空航天领域，则显著依赖国产自主软件，成为研发的核心工具。

主流商业软件提供了稳定的工作平台，便于我们总结问题、积累经验、集成开发并促进团队协作。此外，这些软件间的互操作性促进了全球范围内知识、经验及模型的共享、流通与积累。

对于CAE资源的运用，我们鼓励超越现有软件框架的局限，拓宽思维边界。为此，我们构建了CAE框架体系，旨在深化对CAE技术的理解、丰富并强化工程实践经验、清晰洞察产品内在物理机制，并科学规划算法与求解路径，从而全面提升研发效能。

未来发展

CAE技术显著加速了有限元技术的应用步伐，极大提升了力学（结构）分析的效率，据统计，相较CAD提升设计效率约3倍，CAE则让力学人员的工作效率激增30倍以上。其强大的大规模建模能力，让我们轻松应对复杂结构分析；而卓越的求解能力，则助我们深入探索高技术产品的核心机理，揭示其内在奥秘。历经二十余载不懈努力，我国已构建起成熟稳健的CAE技术体系，并培育出一支精通算法、业务娴熟的CAE科研精英队伍。

CAE技术融合力学与产品技术，推动工程界飞跃，彰显我国在结构设计分析上的成熟。新一代专家已准备好担纲重任。CAE带来赶超国际的机遇，也是新挑战。国内工程师、科研人员需抓住机遇，迎难而上，共促工程科技新发展。