コンピュータ支援エンジニアリング

コンピュータ支援エンジニアリング( CAE ) は、エンジニアリング分析に関連するタスクを支援するためのテクノロジの一般的な使用法です。エンジニアリングの問題を解決または支援するためのテクノロジの使用はすべて、この範疇に含まれます。

コンピュータ グラフィックスと速度の継続的な向上に伴い、コンピュータ アシストは、情報を入力してボタンを押すだけで、かつては複雑で時間のかかるタスクをエンジニアが実行できるように支援します。

これには、有限要素解析 (FEA)、数値流体力学 (CFD)、マルチボディダイナミクス (MBD)、耐久性、最適化が含まれます。コンピュータ支援設計 (CAD) およびコンピュータ支援製造 (CAM) とともに、総称「CAx」に含まれます。

CAEという用語は、エンジニアリング分析だけでなく、より広い意味でエンジニアリングにおけるコンピュータ技術の使用を説明するために使用されてきました。この文脈で、この用語は1970年代後半にSDRCの創設者であるジェイソン・レモンによって造られました。ただし、この定義は今日ではCAxやPLMという用語でよく知られています。^[1]

CAE システムは、全体としての情報ネットワーク上の単一のノードとして個別にみなされ、各ノードはネットワーク上の他のノードと対話する場合があります。

対象となる CAE 領域は次のとおりです。

• 有限要素解析 (FEA) を使用したコンポーネントおよびアセンブリの応力解析。
• 熱および流体の流れ解析、数値流体力学（CFD）
• マルチボディダイナミクス（MBD）と運動学;
• 鋳造、成型、金型プレス成形などの工程シミュレーションのための解析ツール。
• 製品またはプロセスの最適化。

一般に、コンピュータ支援エンジニアリングのタスクには 3 つのフェーズがあります。

• 前処理 - モデルとそれに適用される環境要因を定義します（通常は有限要素モデルですが、ファセット、ボクセル、薄シート法も使用されます）。
• 解析ソルバー（通常は高性能コンピュータで実行されます）。
• 結果の後処理（視覚化ツールを使用）。

このサイクルは、手動で、または市販の最適化ソフトウェアを使用して、何度も繰り返されることがよくあります。

CAE ツールは自動車業界で広く使用されています。自動車メーカーは、CAE ツールを使用することで、製品開発のコストと時間を削減しながら、製造する車両の安全性、快適性、耐久性を向上させることができます。CAE ツールの予測機能は、設計検証の多くが物理的なプロトタイプのテストではなく、コンピューター シミュレーション (診断) を使用して行われるまでに進歩しました。CAE の信頼性は、入力として適切なすべての仮定に基づいており、重要な入力 (BJ) を特定する必要があります。CAE は多くの進歩を遂げ、エンジニアリング分野で広く使用されていますが、物理的なテストは依然として必須です。検証とモデルの更新、負荷と境界条件の正確な定義、および最終的なプロトタイプの承認に使用されます。

CAE は検証、トラブルシューティング、分析ツールとして高い評価を得ていますが、設計を実際に推進するには、十分に正確な結果が設計サイクルのかなり後になってからでないと得られないという認識が依然として残っています。これは、現代の製品がますます複雑になるにつれて問題になることが予想されます。製品にはスマート システムが含まれており、制御を含むマルチフィジックス分析の必要性が高まっています。また、エンジニアがあまり馴染みのない新しい軽量材料も含まれています。CAE ソフトウェア会社とメーカーは、この状況を変えるためのツールとプロセスの改善を常に模索しています。

ソフトウェア面では、より強力なソルバーの開発、コンピュータ リソースの有効活用、前処理と後処理へのエンジニアリング知識の組み込みを常に模索しています。プロセス面では、3D CAE、1D システム シミュレーション、物理テスト間の連携強化を目指しています。これにより、モデリングのリアリティと計算速度が向上します。

CAEソフトウェア企業やメーカーは、CAEを製品ライフサイクル管理全体にうまく統合しようとしています。こうすることで、スマート製品に必要な製品設計と製品の使用を結び付けることができます。この強化されたエンジニアリングプロセスは、予測エンジニアリング分析とも呼ばれます。^{[2] [3]}

ウィキメディア・コモンズには、コンピュータ支援エンジニアリングに関連するメディアがあります。

• CAE ソフトウェアや数値シミュレーションがなぜ必要なのでしょうか?
• コンピュータ支援エンジニアリングジャーナル WP:LINKROT (FEA、CAD、...)
• 統合コンピュータ支援エンジニアリングジャーナル
• ロシアの CompMechLab サイトの CAE AVI ギャラリー
• コンピュータ支援土木・インフラ工学
• 予測エンジニアリング分析