陸明月　高剛毅

CAE技術在現(xiàn)代農用機械設計中的應用

陸明月高剛毅

（荊楚理工學院湖北荊門448000）

在農業(yè)機械設計的過程用，合理地運用CAE技術可以使結果得到有效的優(yōu)化，并且在這個過程當中，可以利用該項技術來模擬農業(yè)機械整個的具體運行過程，從而有助于設計工作的效率。文章闡述了CAE技術的內容、發(fā)展及趨勢，介紹了CAE技術在農業(yè)機械設計當中的應用。

CAE技術；農業(yè)機械設計；應用

在信息時代中，各種不同的高新技術應運而生，CAE技術也得到了迅速發(fā)展，逐漸受到相關領域的關注，通過將CAE技術與機械設計進行有機結合發(fā)現(xiàn)，其在我國農業(yè)發(fā)展的效率中具有明顯的提升作用，具有現(xiàn)實意義。但是由于農業(yè)機械具有其獨有的特殊性質，例如，其工作的環(huán)境條件一般比較惡劣，而且服務對象并不單一等，也對CAE技術的發(fā)展目標提出了一些新的其他需求。文章從農業(yè)機械的設計這一問題角度出發(fā)，敘述了CAE技術的現(xiàn)狀信息，探析了CAE技術的具體應用。

1 概述

1.1 CAE技術

CAE（Computer Aided Engineering）技術在其應用過程當中是將計算機作為輔助性的工具，對物體的各項結構特征進行數(shù)值分析、計算，進而對一些較為復雜的工程進行相關的優(yōu)化處理，以獲得相關構造的性能規(guī)律特征。CAE技術包含兩項核心內容，即有限元理論和數(shù)值分析方法。前者是在得到問題的解的值域之后，對其進行劃分，使其成為由若干個有限元結構組成的解域。在這當中的每一項元素都是通過一個個節(jié)點進行連接的，同時在這些節(jié)點上進行元素之間的交互表達。與此同時，設置函數(shù)來逼近元素，再進線性插值計算，從而得到元素的內部數(shù)量并根據(jù)相關關系建立各個單元的回歸分析方程，并且設置約束條件信息，進行解答。

1.2 CAE軟件

有限元分析程序的開發(fā)是始于1960年代初，當時一些西方的發(fā)達國家為此投入了大量的人力、物力，隨后就相繼出現(xiàn)了這類有限元分析程序，其功能強大。從那以后，有限元分析軟件得到了廣泛的開發(fā)，來自于不同國家的一些研究機構都慢慢地投入其研究工作中去。截止到現(xiàn)在為止，大型的CAE軟件數(shù)量就已經突破了上百種，應用較為廣泛、知名度較高的有以下幾種。而且已有的這些軟件發(fā)展的越來越好，功能也在逐漸地完善，通過這些軟件計算得到的結果已被廣泛采納，常常被用于多種工業(yè)產品的設計與開發(fā)中去。

（1）ANSYS軟件。該軟件在同類軟件中比較經典，大多數(shù)的CAD軟件都可以通過與其進行連接而實現(xiàn)數(shù)據(jù)額共享。目前，該軟件已經被廣泛地應用于現(xiàn)代農業(yè)機械設計中。它由前、后處理、分析計算三模塊組成。前處理模塊主要是起到顯示與輸出的作用。

（2）I-DEAS軟件。該軟件在產品的設計階段、產品分析階段、產品測試階段以及產品處理階段都具有較為完善的功能。主要應用于多種較為復雜的機械產品的設計以及后續(xù)處理當中，而且該軟件具有比較先進的分析功能，能夠大大地提高相應產品的性能。

（3）ADINA軟件。該軟件實質上是一個仿真平臺，主要是基于有限元技術進行的開發(fā)，常被用于通用分析當中。ADINA軟件的應用范圍比較廣泛，在各個工業(yè)領域中均有涉及，另外也常被應用于一些科研、教育機構中去；除此之外，該軟件的有些功能在世界范圍內都一直遙遙領先，例如其求解非線性問題的功能、模擬多物理場功能等。

（4）NASTRAN軟件。該軟件主要具有較強的產品評估功能，VR產品的開發(fā)過程其中的一部分。

（5）ABAQUS軟件。該軟件的功能非常強大，處于領先地位。它可以針對復雜的力學系統(tǒng)進行分析和研究，分析能力較強，而且具有較好的可靠性，因此，目前許多國家和一些研究機構在工業(yè)產品設計中都選擇使用該軟件，是問題得到有效的解決。

2 我國CAE技術的發(fā)展現(xiàn)狀

目前CAE技術在我國的發(fā)展呈上升趨勢，逐漸被應用于越來越多的領域當中去，這也在一定程度上促進了我國現(xiàn)代化科技水平的提高。無論是在科技領域還是在政府機構中，該技術已經被認可并推行，這將對進一步提高我國的科學技術水平起到極大的助力作用，長期來看，這對于我們國家的經濟建設具有極大的幫助，進而還可以增強我國的競爭力，意義非凡。隨著我國對該項技術的重視，逐漸地引入了一批大型的通用有限元分析軟件用于我國相關產業(yè)的研究，截止到目前為止，我們國家也產生了一批CAE技術相關的專業(yè)人員，他們從事于CAE技術研究與開發(fā)，為我國的許多行業(yè)做出了極大的貢獻。

但結合整體情況來看，我國就CAE技術的應用領域還不是特別廣泛，而且在很多產業(yè)當中還沒有應用得到，另外從地區(qū)上來其應用也是比較受限，其應用較多的基本上是一些經濟實力較強的大型企和一些學校和研究機構。與其他一些發(fā)達的國家相比，CAE技術在我國農業(yè)機械設計中的應用還不是很廣泛，應用水平還比較低。因此，科研機構將承擔起重要責任，致力于研究該項技術，以解決生產生活中遇到的技術難題；并研究農業(yè)機械設計行業(yè)當中的CAE技術，以期促進相關行業(yè)的發(fā)展。

3 CAE在農業(yè)機械設計中的應用

3.1 明晰設計的技術標準

不可否認，CAE技術在現(xiàn)代信息技術發(fā)展中具有非常重要且多樣的作用。在農業(yè)機械設計的過程當中，將CAE技術運用到其中可以提高工作效率，增強產品質量及市場競爭力。然而，為了能夠使CAE技術可以在現(xiàn)代農業(yè)機械設計的相關領域當中實現(xiàn)更好的作用，有必要按照工作的具體內容，對情況加以判斷和區(qū)分，合理地采用最適合的技術。

3.2 做好技術指導

在當前計算機科技信息技術的不斷發(fā)展的背景之下，我國掌握的CAE技術水平也在不斷地完善當中，慢慢提高了農業(yè)機械的設計水平。在這個領域的設計當中，CAE技術發(fā)揮了良好的指導作用，從以下2個方面當中就可以體現(xiàn)出來：（1）在現(xiàn)在的CAE軟件中新增了現(xiàn)代農業(yè)機械領域相關的一些專業(yè)功能；（2）CAE技術現(xiàn)在已經是現(xiàn)代農業(yè)機械領域當中絕不可少的技術手段，對提升現(xiàn)代農業(yè)機械的設計和生產水平當中具有非常重要的作用。這種個性化的優(yōu)勢可以真正地實現(xiàn)其在管理上的控制作用，使各種仿真設計系統(tǒng)得到完善，并能高效地運行，而且在整個過程當中完全符合管理標準的要求。這也使得在設計階段就可以明確所需要的類別有哪些，可以實現(xiàn)與接口管理和控制相結合，以使得總體技術取得明顯的進步。CAE技術根據(jù)現(xiàn)代信息技術的特點與實際的技術指導，使現(xiàn)代農業(yè)機械設計的復雜性得到簡化，降低其難度，實現(xiàn)智能化設計。

3.3 增強模態(tài)分析

在實際的操作層面上，現(xiàn)代農業(yè)機械的運行當中仍然存在著許多問題有待解決。為了能夠解決這些問題，大多數(shù)的相關技術人員都會選擇采用實驗的方法進行分析、研究。但是往往會由于資金或者時間的限制，導致許多問題至今還是沒能夠得到有效的解決。借助現(xiàn)有的CAE技術及專業(yè)的分析軟件，使得模態(tài)分析成為可能，同時這也使得一直以來難以解決的問題在比較短的時間內得到了有效的解決。

4 小結

在實際的應用過程當中，CAE技術的優(yōu)勢及其明顯。因此，如何根據(jù)生產管理的實際要求，將這一技術有效地應用到現(xiàn)代農業(yè)機械設計中去是關鍵所在，在隨后的數(shù)據(jù)分析過程當中，要在以技術處理為前提的情況下明白設計指導的關鍵作用，并在與各項管理要求的結合下進行實施。另外，在現(xiàn)代農業(yè)機械設計的開發(fā)、利用中，要做好相關技術的培訓和指導，以提高可行性。

[1]董嬪.CAE技術在現(xiàn)代農用機械設計中的應用[J].南方農機,2019,50(20):30.

[2]汪嘉瑜.探析CAE技術及其在農業(yè)機械設計中的應用[J].南方農機,2018,49(07):61.

[3]周翔.CAE技術在農業(yè)機械中的應用[J].現(xiàn)代農業(yè)科技,2011(15):47+49.

陸明月（1997- ），男，漢族，湖北云夢人，本科在讀，研究方向：機械設計制造及其自動化；高剛毅，荊楚理工學院講師，研究方向：機械系統(tǒng)設計及控制。

S220.2

C

2095-1205(2019)09-41-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.09.22