聯想集團CAE高工元春峰
1 CAE在聯想的應用簡介
一個好的產品肯定是需要好的制造廠商、制造設備、制造技術、制造工藝的，但是它更需要一個更好的設計。而在設計前端一個最重要的環節就是通過CAE仿真，進行大量的虛擬驗證和產品的仿真優化。
CAE技術在聯想產品研發中的應用已達十年，十年中聯想在CAE軟件上的投入也非常大，從最早引進的MSC Patran/Dytran/Nastran系列軟件，到后來Altair HyperMesh和達索Abaqus的應用，現在也是Ansys等其他先進CAE軟件的用戶。
在聯想CAE工作內容是分三部分定義的：第一部分是支持產品的設計，在這部分經常開展的有靜壓力分析、沖擊跌落分析、剛度分析、彎曲扭曲分析、主板應變分析等。第二部分是產品的創新，聯想非常注重用CAE分析技術來推動創新，比如新的架構，新的部件導入，新的制造工藝，甚至是新的材料使用等。第三部分就是用戶使用體驗，典型的例子就是筆記本的屏幕顫抖分析，尤其是在WIN8系統推出之后用戶會經常通過觸碰筆記本的屏幕來進行人機交互，那么筆記本的屏幕顫抖將會很大程度影響用戶的使用體驗。還有用戶的手指去按壓鍵盤的時候感覺是否良好，筆記本工作時的噪音是否過大等等，這些都需要去仿真模擬。
也可以將CAE分析的內容歸為靜態分析和動態分析兩部分：靜態分析包括系統剛度、部件強度、屏幕顫抖、局部應力應變等分析，動態分析包括自由跌落、落球測試、重物碰撞、系統整機沖擊、帶包裝的跌落等。
聯想筆記本的CAE分析內容
2 高效的產品研發流程
在聯想，高效的產品研發流程分為三個階段——概念階段（Concept Stage）、開模制造之前（Before Tooling）、開模制造之后量產之前（After Tooling），而CAE在這三個階段均發揮著重要的作用。
在產品概念階段，CAE針對部件的選擇、系統堆疊方案等來做仿真評估和優化設計，給結構工程師提供設計建議。在非常關鍵的產品開模制造之前，要對設計方案進行一輪完整的分析，內容包括第一部分提到的所有靜態和動態分析，給出詳細的分析報告，找出設計風險并修正。開模之后量產之前，經過了前面兩個階段CAE分析之后出現的問題比較少，主要是配合產品驗證部門發現一些緊急的產品設計缺陷，找出根本原因和解決方法，并積累經驗在下一代產品中設計中再去規避錯誤。
Concept Stage的CAE應用案例——平板電腦落球測試。產品設計越來越輕薄化，結構工程師需要綜合考慮玻璃材質、強度、厚度，間隙設計等一系列問題。而CAE仿真則可以進行內部間隙、邊框材質、內襯板材質、堆疊厚度等關鍵參數的分析。輔助決策玻璃選擇，觸摸屏選擇，為系統設計提供指引。
平板電腦落球測試
Before Tooling的CAE應用案例——手機內襯件材料選擇。需要兼顧重量和剛度，如果選用鋁質的內襯件整機剛度可能不夠，而如果選擇不銹鋼產品重量會超標。鑒于鋁的散熱性更好，更傾向于采用鋁質。但在系統剛強度方面就需要做好評估，這種情況下便可通過CAE進行剛度分析、跌落分析等驗證，驗證結果表明，在這款產品設計上，選用鋁制材料可滿足剛度要求，從而大大減輕了產品重量，同時獲得了更好的散熱性。
手機內襯件材料選擇
After Tooling的CAE應用案例——筆記本壓力測試。某款筆記本在最后的測試階段發現，系統背壓測試之中屏幕表面出現白斑，由于筆記本內部接觸太復雜，通過測試很難找到解決方法。通過CAE工程師的建模，在建立了復雜的接觸非線性后，還原出測試中的問題所在，模擬結果中失效部位的應力狀況與實際測試非常吻合，最終找到了問題根源并在以后的設計中避免再次發生同樣的錯誤。
筆記本壓力測試
3 仿真應用的價值
根據我自己的理解，我認為CAE技術帶給我們最大的幫助就是可以為產品研發設計提供很多更有價值的數據和信息。第一，通過CAE技術我們可以把精力集中在更有挑戰性的項目上，一個產品需要做太多的測試分析，如果面面俱到我們CAE工作強度就會太大，我們可以選擇其中比較有挑戰性的羅列出來并逐一驗證。第二，通過CAE技術我們可以為失效的測試項目給出最好的解決方案，比如很多筆記本的設計是只能打開到135度的，但是有的用戶不清楚這個設計特征，往往在打開到這個角度時，仍會用力想去打開到更大的角度，如果設計中忽視了這個因素，就會帶來筆記本的損壞，所以我們需要針對此項可靠性分析內容進行分析，透過分析結果，給出設計建議，保證在滿足產品質量要求的同時，最大限度的降低應力集中區的應力值。第三，找出設計余量，產品雖然通過了虛擬驗證，但是還是可能存在設計冗余導致無謂的成本增加，通過CAE分析可以發現設計冗余、計算出設計余量并改正設計。第四，靈敏度分析，通過CAE分析計算出所有設計參數的靈敏度，并找出對產品性能影響最大也就是靈敏度最高的設計參數。
為了最大限度發揮CAE的價值，還需要控制仿真結果的準確性。對仿真結果準確性比較有影響的因素包括：網格尺寸、單元類型、材料參數、基礎試驗的支持、試驗和仿真的匹配度、分析類型、邊界條件、試驗驗證、知識累計、經驗技巧等等。
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