種類繁多的軟件在競爭中合作，相信永遠不會存在包打天下的軟件。在不得不面對的錯綜復雜的數據接口前，或許人們在期望出現一種真正的“標準”接口，讓天下軟件俱歡顏。但在這一“法寶”尚未出世以前，誰能在這些復雜的接口中理出頭緒，誰也許就能先人一步得到用戶的廣泛認可與愛戴。

　　以虛擬樣機為核心的現代設計技術推動了CAE技術的內涵和外延向更深、更廣的方向發展。一方面原有的學科更加工程實用化，學科方向不斷拓展，另一方面與相關技術日益結合，朝集成化、一體化的方向發展。

　　與CAD/CAM技術相同，所有CAE工作最初始的起點都是產品的幾何實體模型，而幾何模型的建立又相當耗時耗力，據國外統計，分析人員常常在此花費75%的時間，因而提高效率、避免重復勞動最基本的出發點便是CAD與CAE之間共享幾何模型，即CAD-CAE接口 。

　　在市場需求的推動下，CAE技術有了長足的發展，除最先發展起來的有限元分析外，又誕生出多種不同學科的分析軟件，機構運動學動力學分析、可靠性分析成為CAE技術的重要分支，以離散理論為基礎的用于某些專業方向的專業軟件也日益成為CAE技術的重要組成部分。這些軟件之間相互補充、相互配合，大大豐富了CAE的內涵，從而也就提出了相互之間數據傳遞的需求，即CAE-CAE接口。

　　上述兩類接口(CAE-CAE、CAD-CAE)依軟件、學科不同成熟程度參差不齊，而且以相當快的速度不斷發展，本文以CAE中應用最為廣泛的有限元技術為核心，闡述了CAE與相關技術的接口問題。

　　一、CAE與CAD的接口

　　CAD軟件中流行的實體模型建立方法有兩種：一種是基于特征的方法，該方法被廣泛應用于Pro-Engineer和SoildWorks等軟件。另一種是基于表面的方法， CATIA與Unigraphics等軟件的用戶采用較多。不論哪種方法，CAD軟件的表面形態表示法大大超過了CAE軟件，因此，在CAD實體模型傳入CAE軟件過程中，必須將CAD模型中其他表示法的表面形態轉換到CAE軟件的表示法上，接口程序的良莠，取決于這種轉換精度的高低。在轉換過程中，程序需要解決好兩個問題：幾何圖形(曲線與曲面的空間位置)和拓樸關系(各圖形數據的邏輯關系)。通常幾何圖形的傳遞容易實現，而圖形間的邏輯關系容易出現接受困難而導致傳遞失敗。

　　目前數據傳遞的方式有兩種，一是通過專用數據接口傳遞;在該方法中，CAE程序可與CAD程序“交流”后生成與CAE程序兼容的數據格式。另一種方式是通過標準圖形格式傳遞;目前流行的圖形標準有IGES、SAT和ParaSolid。大多數CAD及CAE程序保留IGES接口，但由于該標準本身的不嚴格性，導致多數復雜模型的傳遞以失敗告終。SAT與ParaSolid標準較為嚴格，被多數CAD程序采用。

　　數據傳遞面臨的一個重大挑戰是，將導入CAE程序的CAD模型改造成適合有限元分析的模型。很多情況下導入CAE程序的模型可能包含許多設計細節，如細小的孔、狹窄的槽、甚至是建模過程形成的小曲面等。這些細節往往不是基于結構的考慮，保留這些細節，勢必徒增大量單元，甚至會掩蓋問題的主要矛盾，對分析結果造成混淆視聽的負面影響。

　　另外，CAD模型的“完整性”問題是困擾網格剖分的另一障礙。對于同一接口程序，數據傳遞的品質取決于CAD模型的精度。有些CAD模型對以視覺圖形和出圖為目的來說精度足夠，但對有限元網格剖分來說卻不能滿足要求。值得慶幸的是，這種問題通?？赏ㄟ^CAD軟件的“完整性檢查(Integrity-checking)”得以修正。

　　改造模型推薦的解決辦法是，回到CAD程序中按照分析的要求修改模型。一方面檢查模型的完整性，另一方面剔除對分析無用的細節特征。但很多情況下，這種“回歸”很難實現，模型的改造只有依靠CAE軟件自身。

　　CAE中最直接的辦法是軟件具有DEFEATURE功能，即剔除細部特征，該功能可以 “抹平”微小凸起、“填平”細小凹坑、將小曲面“融入”大曲面等。有些專用接口在模型傳遞過程中甚至允許自動完成這種工作，并且通過網格剖分器檢驗模型的“完整性”，如發現“完整性”不滿足要求，接口程序可自動進行“完整性”修復。

　　當幾何模型距CAE分析的要求相差太大時，還可利用CAE程序的造型功能修正幾何模型。“布爾運算”是“切除”多余細節和修理“非完整”特征的有效工具。

　　二、CAE軟件之間的接口

　　除不同類型的CAE軟件間以合作分析為目的的數據接口外，歷史的原因及不同軟件分析結果互相驗證的需求產生了有限元分析軟件之間的數據接口。

　　1. 有限元軟件的接口

　　歷史上許多有限元軟件只提供求解器，有限元模型的生成必須依靠其他軟件。由于前后處理與求解在不同的軟件中完成，相應的接口因此產生。另外為方便用戶進行不同軟件分析結果間的相互驗證，以盡量排除各種原因的分析錯誤與誤差，大多數有限元軟件之間都有數據接口。

　　不同軟件的數據格式不同，因此有限元軟件之間大多采用寫出、讀入文本格式的數據文件進行傳遞，傳遞的內容也多以有限元模型的節點、單元信息為主，有些軟件間還能傳遞載荷信息及簡單的分析設置。由于是不同軟件之間的傳遞，傳遞的有限元模型不可能完全支持作為求解器軟件的所有求解功能，求解生成的結果也不可能完全傳回作為后處理之用的軟件。這種方式雖然存在許多弊病，但卻可通過人工修改文本格式的數據文件增強對求解的支持，只是需要用戶對數據文件格式有足夠的了解。

　　2. 功能互補軟件間的數據接口

　　CAE軟件種類眾多，各自有獨特的優勢與應用領域，沒有也不可能有一家軟件可以解決所有的工程問題，因此仍需要與其他分析軟件的合作，ANSYS與ADAMS軟件的接口便是其中的一例。

　　ADAMS軟件是著名的機械系統動力學仿真分析軟件，分析對象主要是多剛體。但與ANSYS軟件結合使用可以考慮零部件的彈性特性。反之，ADAMS的分析結果可為ANSYS分析提供人工難以確定的邊界條件。

　　ANSYS進行模態分析的同時，可生成ADAMS使用的柔性體模態中性文件(即.mnf文件)。然后利用ADAMS中的ADAMS/Flex模塊將此文件調入ADAMS以生成模型中的柔性體，利用模態疊加法計算其在動力學仿真過程中的變形及連接節點上的受力情況。這樣在機械系統的動力學模型中就可以考慮零部件的彈性特性，提高系統仿真的精度。

　　反之，ADAMS進行動力學分析時可生成ANSYS軟件使用的載荷文件(即.lod文件)，利用此文件可向ANSYS軟件輸出動力學仿真后的載荷譜和位移譜信息。ANSYS可直接調用此文件生成有限元分析中力的邊界條件，以進行應力、應變以及疲勞壽命的評估分析和研究，這樣可得到基于精確動力學仿真結果的應力應變分析結果，提高計算精度。

　　與此類似的其他結合還有許多，如ANSYS軟件與振動噪聲分析專業軟件SYSNOISE合作進行噪聲與結構響應的耦合分析、與FE-SAFE結合進行高級疲勞分析、與LINFLOW結合進行氣彈動力分析、與MEMSCAP結合進行高級MEMS分析等等，這里不再贅述。

　　三、結束語

　　種類繁多的軟件在競爭中合作，相信永遠不會存在包打天下的軟件。在不得不面對的錯綜復雜的數據接口前，或許人們在期望出現一種真正的“標準”接口，讓天下軟件俱歡顏。但在這一“法寶”尚未出世以前，誰能在這些復雜的接口中理出頭緒，誰也許就能先人一步得到用戶的廣泛認可與愛戴。