CAE技术在现代农用机械设计中的应用

陆明月　高刚毅

CAE技术在现代农用机械设计中的应用

陆明月高刚毅

（荆楚理工学院湖北荆门448000）

在农业机械设计的过程用，合理地运用CAE技术可以使结果得到有效的优化，并且在这个过程当中，可以利用该项技术来模拟农业机械整个的具体运行过程，从而有助于设计工作的效率。文章阐述了CAE技术的内容、发展及趋势，介绍了CAE技术在农业机械设计当中的应用。

CAE技术；农业机械设计；应用

在信息时代中，各种不同的高新技术应运而生，CAE技术也得到了迅速发展，逐渐受到相关领域的关注，通过将CAE技术与机械设计进行有机结合发现，其在我国农业发展的效率中具有明显的提升作用，具有现实意义。但是由于农业机械具有其独有的特殊性质，例如，其工作的环境条件一般比较恶劣，而且服务对象并不单一等，也对CAE技术的发展目标提出了一些新的其他需求。文章从农业机械的设计这一问题角度出发，叙述了CAE技术的现状信息，探析了CAE技术的具体应用。

1 概述

1.1 CAE技术

CAE（Computer Aided Engineering）技术在其应用过程当中是将计算机作为辅助性的工具，对物体的各项结构特征进行数值分析、计算，进而对一些较为复杂的工程进行相关的优化处理，以获得相关构造的性能规律特征。CAE技术包含两项核心内容，即有限元理论和数值分析方法。前者是在得到问题的解的值域之后，对其进行划分，使其成为由若干个有限元结构组成的解域。在这当中的每一项元素都是通过一个个节点进行连接的，同时在这些节点上进行元素之间的交互表达。与此同时，设置函数来逼近元素，再进线性插值计算，从而得到元素的内部数量并根据相关关系建立各个单元的回归分析方程，并且设置约束条件信息，进行解答。

1.2 CAE软件

有限元分析程序的开发是始于1960年代初，当时一些西方的发达国家为此投入了大量的人力、物力，随后就相继出现了这类有限元分析程序，其功能强大。从那以后，有限元分析软件得到了广泛的开发，来自于不同国家的一些研究机构都慢慢地投入其研究工作中去。截止到现在为止，大型的CAE软件数量就已经突破了上百种，应用较为广泛、知名度较高的有以下几种。而且已有的这些软件发展的越来越好，功能也在逐渐地完善，通过这些软件计算得到的结果已被广泛采纳，常常被用于多种工业产品的设计与开发中去。

（1）ANSYS软件。该软件在同类软件中比较经典，大多数的CAD软件都可以通过与其进行连接而实现数据额共享。目前，该软件已经被广泛地应用于现代农业机械设计中。它由前、后处理、分析计算三模块组成。前处理模块主要是起到显示与输出的作用。

（2）I-DEAS软件。该软件在产品的设计阶段、产品分析阶段、产品测试阶段以及产品处理阶段都具有较为完善的功能。主要应用于多种较为复杂的机械产品的设计以及后续处理当中，而且该软件具有比较先进的分析功能，能够大大地提高相应产品的性能。

（3）ADINA软件。该软件实质上是一个仿真平台，主要是基于有限元技术进行的开发，常被用于通用分析当中。ADINA软件的应用范围比较广泛，在各个工业领域中均有涉及，另外也常被应用于一些科研、教育机构中去；除此之外，该软件的有些功能在世界范围内都一直遥遥领先，例如其求解非线性问题的功能、模拟多物理场功能等。

（4）NASTRAN软件。该软件主要具有较强的产品评估功能，VR产品的开发过程其中的一部分。

（5）ABAQUS软件。该软件的功能非常强大，处于领先地位。它可以针对复杂的力学系统进行分析和研究，分析能力较强，而且具有较好的可靠性，因此，目前许多国家和一些研究机构在工业产品设计中都选择使用该软件，是问题得到有效的解决。

2 我国CAE技术的发展现状

目前CAE技术在我国的发展呈上升趋势，逐渐被应用于越来越多的领域当中去，这也在一定程度上促进了我国现代化科技水平的提高。无论是在科技领域还是在政府机构中，该技术已经被认可并推行，这将对进一步提高我国的科学技术水平起到极大的助力作用，长期来看，这对于我们国家的经济建设具有极大的帮助，进而还可以增强我国的竞争力，意义非凡。随着我国对该项技术的重视，逐渐地引入了一批大型的通用有限元分析软件用于我国相关产业的研究，截止到目前为止，我们国家也产生了一批CAE技术相关的专业人员，他们从事于CAE技术研究与开发，为我国的许多行业做出了极大的贡献。

但结合整体情况来看，我国就CAE技术的应用领域还不是特别广泛，而且在很多产业当中还没有应用得到，另外从地区上来其应用也是比较受限，其应用较多的基本上是一些经济实力较强的大型企和一些学校和研究机构。与其他一些发达的国家相比，CAE技术在我国农业机械设计中的应用还不是很广泛，应用水平还比较低。因此，科研机构将承担起重要责任，致力于研究该项技术，以解决生产生活中遇到的技术难题；并研究农业机械设计行业当中的CAE技术，以期促进相关行业的发展。

3 CAE在农业机械设计中的应用

3.1 明晰设计的技术标准

不可否认，CAE技术在现代信息技术发展中具有非常重要且多样的作用。在农业机械设计的过程当中，将CAE技术运用到其中可以提高工作效率，增强产品质量及市场竞争力。然而，为了能够使CAE技术可以在现代农业机械设计的相关领域当中实现更好的作用，有必要按照工作的具体内容，对情况加以判断和区分，合理地采用最适合的技术。

3.2 做好技术指导

在当前计算机科技信息技术的不断发展的背景之下，我国掌握的CAE技术水平也在不断地完善当中，慢慢提高了农业机械的设计水平。在这个领域的设计当中，CAE技术发挥了良好的指导作用，从以下2个方面当中就可以体现出来：（1）在现在的CAE软件中新增了现代农业机械领域相关的一些专业功能；（2）CAE技术现在已经是现代农业机械领域当中绝不可少的技术手段，对提升现代农业机械的设计和生产水平当中具有非常重要的作用。这种个性化的优势可以真正地实现其在管理上的控制作用，使各种仿真设计系统得到完善，并能高效地运行，而且在整个过程当中完全符合管理标准的要求。这也使得在设计阶段就可以明确所需要的类别有哪些，可以实现与接口管理和控制相结合，以使得总体技术取得明显的进步。CAE技术根据现代信息技术的特点与实际的技术指导，使现代农业机械设计的复杂性得到简化，降低其难度，实现智能化设计。

3.3 增强模态分析

在实际的操作层面上，现代农业机械的运行当中仍然存在着许多问题有待解决。为了能够解决这些问题，大多数的相关技术人员都会选择采用实验的方法进行分析、研究。但是往往会由于资金或者时间的限制，导致许多问题至今还是没能够得到有效的解决。借助现有的CAE技术及专业的分析软件，使得模态分析成为可能，同时这也使得一直以来难以解决的问题在比较短的时间内得到了有效的解决。

4 小结

在实际的应用过程当中，CAE技术的优势及其明显。因此，如何根据生产管理的实际要求，将这一技术有效地应用到现代农业机械设计中去是关键所在，在随后的数据分析过程当中，要在以技术处理为前提的情况下明白设计指导的关键作用，并在与各项管理要求的结合下进行实施。另外，在现代农业机械设计的开发、利用中，要做好相关技术的培训和指导，以提高可行性。

[1]董嫔.CAE技术在现代农用机械设计中的应用[J].南方农机,2019,50(20):30.

[2]汪嘉瑜.探析CAE技术及其在农业机械设计中的应用[J].南方农机,2018,49(07):61.

[3]周翔.CAE技术在农业机械中的应用[J].现代农业科技,2011(15):47+49.

陆明月（1997- ），男，汉族，湖北云梦人，本科在读，研究方向：机械设计制造及其自动化；高刚毅，荆楚理工学院讲师，研究方向：机械系统设计及控制。

S220.2

C

2095-1205(2019)09-41-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.09.22