联想集团CAE高工元春峰
1 CAE在联想的应用简介
一个好的产品肯定是需要好的制造厂商、制造设备、制造技术、制造工艺的，但是它更需要一个更好的设计。而在设计前端一个最重要的环节就是通过CAE仿真，进行大量的虚拟验证和产品的仿真优化。
CAE技术在联想产品研发中的应用已达十年，十年中联想在CAE软件上的投入也非常大，从最早引进的MSC Patran/Dytran/Nastran系列软件，到后来Altair HyperMesh和达索Abaqus的应用，现在也是Ansys等其他先进CAE软件的用户。
在联想CAE工作内容是分三部分定义的：第一部分是支持产品的设计，在这部分经常开展的有静压力分析、冲击跌落分析、刚度分析、弯曲扭曲分析、主板应变分析等。第二部分是产品的创新，联想非常注重用CAE分析技术来推动创新，比如新的架构，新的部件导入，新的制造工艺，甚至是新的材料使用等。第三部分就是用户使用体验，典型的例子就是笔记本的屏幕颤抖分析，尤其是在WIN8系统推出之后用户会经常通过触碰笔记本的屏幕来进行人机交互，那么笔记本的屏幕颤抖将会很大程度影响用户的使用体验。还有用户的手指去按压键盘的时候感觉是否良好，笔记本工作时的噪音是否过大等等，这些都需要去仿真模拟。
也可以将CAE分析的内容归为静态分析和动态分析两部分：静态分析包括系统刚度、部件强度、屏幕颤抖、局部应力应变等分析，动态分析包括自由跌落、落球测试、重物碰撞、系统整机冲击、带包装的跌落等。
联想笔记本的CAE分析内容
2 高效的产品研发流程
在联想，高效的产品研发流程分为三个阶段——概念阶段（Concept Stage）、开模制造之前（Before Tooling）、开模制造之后量产之前（After Tooling），而CAE在这三个阶段均发挥着重要的作用。
在产品概念阶段，CAE针对部件的选择、系统堆叠方案等来做仿真评估和优化设计，给结构工程师提供设计建议。在非常关键的产品开模制造之前，要对设计方案进行一轮完整的分析，内容包括第一部分提到的所有静态和动态分析，给出详细的分析报告，找出设计风险并修正。开模之后量产之前，经过了前面两个阶段CAE分析之后出现的问题比较少，主要是配合产品验证部门发现一些紧急的产品设计缺陷，找出根本原因和解决方法，并积累经验在下一代产品中设计中再去规避错误。
Concept Stage的CAE应用案例——平板电脑落球测试。产品设计越来越轻薄化，结构工程师需要综合考虑玻璃材质、强度、厚度，间隙设计等一系列问题。而CAE仿真则可以进行内部间隙、边框材质、内衬板材质、堆叠厚度等关键参数的分析。辅助决策玻璃选择，触摸屏选择，为系统设计提供指引。
平板电脑落球测试
Before Tooling的CAE应用案例——手机内衬件材料选择。需要兼顾重量和刚度，如果选用铝质的内衬件整机刚度可能不够，而如果选择不锈钢产品重量会超标。鉴于铝的散热性更好，更倾向于采用铝质。但在系统刚强度方面就需要做好评估，这种情况下便可通过CAE进行刚度分析、跌落分析等验证，验证结果表明，在这款产品设计上，选用铝制材料可满足刚度要求，从而大大减轻了产品重量，同时获得了更好的散热性。
手机内衬件材料选择
After Tooling的CAE应用案例——笔记本压力测试。某款笔记本在最后的测试阶段发现，系统背压测试之中屏幕表面出现白斑，由于笔记本内部接触太复杂，通过测试很难找到解决方法。通过CAE工程师的建模，在建立了复杂的接触非线性后，还原出测试中的问题所在，模拟结果中失效部位的应力状况与实际测试非常吻合，最终找到了问题根源并在以后的设计中避免再次发生同样的错误。
笔记本压力测试
3 仿真应用的价值
根据我自己的理解，我认为CAE技术带给我们最大的帮助就是可以为产品研发设计提供很多更有价值的数据和信息。第一，通过CAE技术我们可以把精力集中在更有挑战性的项目上，一个产品需要做太多的测试分析，如果面面俱到我们CAE工作强度就会太大，我们可以选择其中比较有挑战性的罗列出来并逐一验证。第二，通过CAE技术我们可以为失效的测试项目给出最好的解决方案，比如很多笔记本的设计是只能打开到135度的，但是有的用户不清楚这个设计特征，往往在打开到这个角度时，仍会用力想去打开到更大的角度，如果设计中忽视了这个因素，就会带来笔记本的损坏，所以我们需要针对此项可靠性分析内容进行分析，透过分析结果，给出设计建议，保证在满足产品质量要求的同时，最大限度的降低应力集中区的应力值。第三，找出设计余量，产品虽然通过了虚拟验证，但是还是可能存在设计冗余导致无谓的成本增加，通过CAE分析可以发现设计冗余、计算出设计余量并改正设计。第四，灵敏度分析，通过CAE分析计算出所有设计参数的灵敏度，并找出对产品性能影响最大也就是灵敏度最高的设计参数。
为了最大限度发挥CAE的价值，还需要控制仿真结果的准确性。对仿真结果准确性比较有影响的因素包括：网格尺寸、单元类型、材料参数、基础试验的支持、试验和仿真的匹配度、分析类型、边界条件、试验验证、知识累计、经验技巧等等。
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