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《振動噪音科普專欄》What is “CAE”? CAE’s Value? 甚麼是”CAE”?CAE的價值?

 

這個單元要來探討的主題是:甚麼是CAECAE的價值(Value)

 

首先,CAEComputer Aided Engineering 的縮寫,就是「電腦輔助工程分析」,有設計分析的內涵。產業界已經廣泛地採用CAE進行各種工程分析(engineering analysis)的應用。

 

要採用CAE進行一件工程分析專案,當然需要具備」、「」、「」三個條件:

 

1.          」:當然就是「工程師」,特別是CAE EngineerCAE工程師」。

2.          」:就是專業「知識(Knowledge)和「技術(Technology)

3.          」:有了「CAE工程師」的「」,也具備了「知識」和「技術」的「」,當然,「巧婦難為無米之炊」,還是需要有「CAE軟體(Software),才能執行「CAE工程分析專案,同時,CAE工程師」必須有整合的「應用技術(Application Technique)能力。

 

那麼一位CAE工程師」需要具備甚麼樣的「能力(Ability)呢?參閱1是「F-C/S-A/M-I-V-C-I」流程圖,讀者可參閱先前單元:#88工程設計的新思維:F-C(S)-A(M)-I-V/C-I】,說明如下:

 

1.          To define the purpose of analysis Function】:CAE工程師」要有能力定義分析的目的。

2.          To do analysis by CAE software CAE/FEA è Analysis Technique】:CAE工程師要能夠應用CAE軟體」進行所需要的分析,廣泛使用的是「有限元素分析(Finite Element Analysis, FEA),必須熟悉所需要應用的分析功能。

3.          To understand what he is doing Knowledge/Technology】:CAE工程師」必須瞭解正在進行的工作內涵,當然就需要具備相關的背景「知識(Knowledge)和「技術(Technology)。注意:「技術(Technology)和「技術(Technique),兩者是有些差異,雖然中文都稱為「技術」!

4.          To evaluate why he is doing Index è Value è Criterion】:CAE工程師」要能夠評估為什麼正在進行這樣的分析,特別要能夠透分析取得「評估指標(Index)對應的「數值(Value),並和「允收標準(Criterion)做比較探討。

5.          To correlate to experimental verification Sensor è Measurement】:CAE工程師」要能夠和實驗結果做比較驗證(experimental verification),當然,就需要「感測器(Sensor)和「量測(Measurement)相關的實驗技術。

6.          To know how to improve the product Improvement】:CAE工程師」要能夠根據模擬分析的結果,對產品提出「設計變更(design modification, DM)的「改善(Improvement)對策。

7.          To realize how to do it right in every stage F-C/S-A/M-I-V-C-I】:更重要的是,CAE工程師」對F-C/S-A/M-I-V-C-I】整個流程的每一個步驟,要能夠正確的執行。

 

接下來,引用先前單元:#243,【如何應用FCAIVCI FSMIVCI於響鈴板的設計分析與實驗驗證?】,參閱2來說明如何應用CAE,以及CAE的價值(Value),簡要步驟統整如下:

 

1.      設定設計目標Function:要設計「C6響鈴板」。

2.      瞭解設計要求的允收標準Criterion:第一個發聲頻率和音階標準頻率的誤差,必須在0.34%以內。

3.      定義明確的評估指標Index:必須能夠取得第一個發聲頻率」,也就是響鈴板」的「自然頻率」,以能計算音階標準頻率誤差」。

4.      進行「響鈴板」結構振動的「模態分析Analysis:才能夠求得「響鈴板」分析之「模態參數」,包括,「自然頻率」及對應的「模態振型」。

5.      建構「響鈴板」結構的「有限元素分析模型CAE/FEA:才能夠進行結構振動的「模態分析」。

6.      對實體的「C6響鈴板」進行EMA:確認「C6響鈴板」分析模型和實際結構是等效的(equivalent)

7.      對實體的「C6響鈴板」進行聲音量測:確認「C6響鈴板」的打擊聲音。

8.      如果NG:也就是IndexValue沒能夠符合Criterion,就要啟動Improvement,就是改善對策。CAE的價值(Value)就是在這個「虛擬測試(Virtual Testing, VT)循環,在還沒有製作出實體結構前,進行反覆的設計變更(DM),使得能夠達到設計要求

9.      如果OK:就根據設計的幾何參數,可以加工製作出實體的「C6響鈴板」,再做最後的產品認證(Product Validation, PV)

 

綜合一下這個單元的討論,甚麼是CAECAE的價值(Value)

 

1.      參閱1右上角的事物$示意圖:要採用CAE進行一件工程分析專案,當然需要具備」、「」、「」三個基本條件,還要知道「」、「」,甚麼時候需要用到CAE,要用在哪裡?更重要的是「$」,公司的經費支持。

2.      參閱1下方的F-C/S-A/M-I-V-C-I」流程圖CAE工程師」對F-C/S-A/M-I-V-C-I】整個流程的每一個步驟,要能夠正確的執行、整合應用,才能夠創造出CAE的價值(Value)

 

以上個人看法,請多指教!

 

王栢村

2022.04.06


1、甚麼是CAECAE的價值(Value)

2、如何應用FCAIVCI FSMIVCI於響鈴板的設計分析與實驗驗證?