CAE软件前处理主要解决什么问题？

在工程仿真中，CAE技术是产品研发与性能优化的核心，而前处理作为仿真全流程的首要环节，直接决定结果的精度与效率。它是从原始CAD模型导入到生成可用有限元模型的全过程，核心是打通设计与仿真模型的壁垒，解决模型适配、质量优化及参数配置等关键问题。

一、解决CAD模型与仿真需求的适配问题

CAD模型为满足制造需求，常含冗余特征与几何缺陷，无法直接仿真。前处理通过修复与简化，生成符合仿真逻辑的模型。

1. 几何缺陷修复

CAD模型跨软件传递或格式转换时，易出现缝隙、重叠面、自由边等缺陷，导致网格划分失败。前处理通过自动与手动工具修复缺陷，确保模型封闭完整，为网格划分奠定基础。

2. 特征简化优化

在保证核心结构精度的前提下，简化倒角、小孔等非关键特征，平衡仿真精度与计算效率，避免冗余特征增加网格量、延长计算时间。

二、解决网格划分的质量与适配问题

网格划分是前处理核心，需解决可行性、质量性与适配性问题，确保离散模型准确反映结构性能。

1. 网格生成适配

根据结构强度、碰撞仿真等不同场景，选择壳体、实体、线单元等适配类型，对受力集中区域加密网格，优化网格资源分配。

2. 网格质量管控

通过工具校验单元长宽比、翘曲度等指标，优化不合格网格，避免因网格质量问题导致计算收敛困难、结果失真。

三、解决结构连接与边界条件定义问题

前处理需精准建模结构连接关系与受力环境，还原实际工况，避免仿真与实际脱节。

1. 结构连接建模

通过专用工具模拟焊点、螺栓、胶粘等连接方式，确保受力传递符合实际，避免连接建模不当导致结果失真。

2. 边界条件与载荷施加

合理施加约束与集中力、温度场等载荷，保证载荷与约束的精准性，规避因设置错误导致仿真失效。

四、解决多物理场与求解器适配问题

针对多物理场耦合仿真需求，前处理需协调流体、结构等不同区域网格，确保场间数据传递。同时适配Nastran、Abaqus等主流求解器，调整单元类型与输出格式，完成材料属性赋值，保障模型顺利求解。

五、主流前处理工具：Altair HyperMesh

Altair HyperMesh是汽车、高科技电子、医疗建立、建筑等行业的主流前处理工具，能高效解决上述核心问题。它兼容所有主流CAD格式，凭借自动化工具快速完成几何清理与简化；支持多类型单元划分，内置网格质量校验与优化功能；深度兼容主流求解器，集成于HyperWorks平台并支持Tcl脚本自动化，搭配行业专用模块，可精准适配各场景个性化需求，是提升仿真效率与精度的核心助力。

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综上，CAE前处理核心是解决模型适配、网格质量、工况还原与求解器兼容四大问题，为仿真提供可靠模型基础。Altair HyperMesh凭借全面的功能优势，在现代工程仿真中占据不可或缺的地位。