CAEanalyysit

CAE-analyysit (computer-aided engineering analyses) ovat tietokoneavusteisia menetelmiä, joiden avulla insinöörit arvioivat ja optimoivat tuotteiden suorituskykyä suunnitteluvaiheessa sekä ennen prototyyppien valmistusta. Niiden tavoitteena on tukea päätöksentekoa materiaaleista, valmistettavuudesta, luotettavuudesta ja kokonaiskustannuksista.

Keskeisiä menetelmiä ovat laskentalujuus- ja rakenteisanalyysit (FEA), neste- ja lämpötilamallinnus (CFD ja terminen analyysi), sekä monifysiikkasimuloinnit ja dynaamiset sekä multibody-analyyset. Näitä tukevat myös optimoivat menetelmät sekä vauriomallinnus ja luotettavuusarvioinnit. Työkaluina käytetään sekä yleisiä ratkaisuja kuten ANSYS, Abaqus, COMSOL ja Nastran että valmistajakohtaisia ratkaisuja, usein integroituna CAD/PLM-ympäristöihin.

Työnkulku etenee tyypillisesti ongelman määrittelystä geometriaan ja materiaalikuvauksiin, rajojen ja kuormien asettamiseen, verkon (meshing) laatimiseen, ratkaisun ajamiseen sekä tulosten post-processingiin ja tulkintaan. Tuloksina syntyy jännitys- ja muotoparametrit, virta- ja lämpökentät sekä mahdolliset optointi- ja herkkyysanalyysien tulokset. Näitä hyödynnetään päätöksenteossa ja suunnittelun iteratiivisessa kehittämisessä.

Sovelluskohteita ovat autoteollisuus, ilmailu, kone- ja rakennetekniikka sekä elektroniikan jäähdytys ja kuluttajatuotteet. Hyötyjä ovat fyysisten kokeiden määrän väheneminen, kehityksen nopeutuminen sekä paremmat suorituskykyarviot ja kustannussäästöt. Haasteita ovat mallin validointi ja verifiointi, laskennalliset kustannukset sekä käyttäjä- ja datanhallintavaatimukset.

Laadunvarmistuksessa korostuvat todentaminen, dokumentointi ja jäljitettävyys sekä standardien noudattaminen. Suuremmissa organisaatioissa panostetaan mallihallintaan, tiedonhallintaan ja mallien uudelleenkäyttöön projektien välillä.