仿真工程师的职业前景与发展路径分析

要想知道一个职业是否有前途，就要知道这个工作具体做的是什么。

一般设计过程

然而现在所有的机械设计都离不开建模仿真，小到杯子落摔试验，大到飞机高空撞鸟力学仿真，高铁轨道的颤震分析等等，这些我们无法通过实际的试验得到想要的结果，通过进行仿真试验获取数据也有着越来越重要的作用了，已经在行业内得到广泛认可，也有越来越多的行业在使用仿真模拟了。

就拿汽车行业来说吧，CAE技术在汽车领域的应用就是帮助企业打造更加具有安全性、经济性、实用性、美观性的产品。更加定性的讲就是提升研发设计效率，缩短研发周期，降低研发成本，提升产品性能,“两升两降”。

可以毫不夸张地说，好的车企研发中心必然包含数量众多的虚拟仿真领域的工程师，而没有这块投入和人才储备的研发团队不可能成为车企可以长远可持续依靠的力量。目前，部分汽车CAE分析内容的基本流程以及同实验相关的开展互补的技术路线如图1号和图2所示。

图1 CAE分析流程

图2 CAE分析与相关试验开展流程

仿真分析为什么这么重要？

a）安全

安全是汽车研发设计中非常关键的一环，无论是燃油汽车还是其它新能源汽车都避不开安全这个话题。

汽车安全包含的内容非常之广泛，通常可以概括为主动安全与被动安全两块。而无论是主动、被动安全领域都有CAE技术的身影。主动安全领域更多的是涉及电子和软件控制模块，对控制模型的建立和程序的测试；而在被动安全领域则涉及到汽车碰撞、约束系统的设计开发、车身的性能优化、材料性能研究等等，这些方面均需要利用CAE技术进行仿真建模，不仅重要而且投入巨大。

而碰撞安全这一块各个国家都有自己强制性的标准，同时也催生了开展新车评价规程（NCAP）的相关组织和机构，咱们国家则是由中汽中心主导的C-NCAP，面向社会发布新车安全性能。

图3 正面碰撞

b）汽车轻量化

汽车轻量化需要在保证整车安全性能的前提下，同时降低整车质量。它能够很好的提升汽车的动力性能和经济性，对燃油车而言大大的减少排放。轻量化技术涉及到优化设计、涉及到整车各个部件的材料性能研究，这里面都会用到CAE仿真技术。

无论是针对车身还是动力总成，优化设计无处不在。常用的Isight软件综合各分析模型建立的优化设计模型，为整车的优化和仿真提供极大的便利；除此之外还有像OptiStruct，TOSCA 等结构优化软件，而各主流CAE软件也均有自带的优化功能，当然轻量化还只是优化问题其中的一个应用领域。

c）疲劳及耐久性

疲劳耐久性问题是任何机械产品都汇面临的问题，无论是燃油汽车还是新能源汽车也都逃不开这个问题。

在汽车行业针对疲劳和耐久性的研究和应用相对成熟，整个过程涉及到工况数据的采集分析，CAE仿真软件的模拟分析结构薄弱环节，对疲劳寿命计算等，催生了诸如ADAMS、Fatigue、FEMFAT等疲劳耐久性分析软件。

图4 疲劳耐久性

d）流体仿真（如空气动力学）

汽车空气动力学的研究将影响整车的造型、风阻、经济性、风噪等，市面上很多车体造型炫酷，流线动感，各种空气动力学组件使用都是基于提升整车空气动力学性能。

CAE技术在这个方向的应用也是无处不在，CFD仿真、空气动力学性能的优化等等，除了外部空气动力学的研究，车内空调系统、冷却系统等诸多方面都会涉及流体仿真，这块的投入对整个硬件的要求也较高。

图5 空气动力学

d）车辆动力学

车辆动力学涉及行驶中的操纵性和舒适性，涵盖的内容比较广，还与汽车振动内容有所重合，具体来讲包括悬架系统结构、各项参数的设计调整，整车动力学的建模、操作稳定性等等，各种专业理论、建模和各专业名词可查看清华大学余志生《汽车理论》教材，工程中通常会涉及诸如ADAMS、ChassisSim，CarSim、MATLAB等软件，对整个知悉体系以及整车的性能了解要求较高。

依托国家工程实验室、院士工作站的专家丰富的工作经验，及先进的力学测试成套制备设备如高速拉伸机，国高材可提供材料应力-应变曲线、弹性模量、泊松比、线膨胀系数导等仿真力学参数

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