先进复合材料的CAE虚拟技术（一）

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　　国际先进复合材料技术目前的发展更倾向于利用虚拟的设计-制造-验证一体化环境，将真实的设计、制造、材料、验证、应用乃至维修和全寿命管理等诸多环节统一起来，从而最大限度地缩短新品研制周期，降低研制成本，提高产品的市场竞争力，在这个过程中，CAE技术已成为国防工业创新设计以及数字化设计、制造技术的核心之一。

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　　以碳纤维增强复合材料为代表的先进复合材料技术起源于国防领域，同样，计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)技术也起源于国防领域。在我国，航空先进复合材料已有近30年的发展历史，这也恰是CAE技术在我国航空工业的应用历史。可见，先进复合材料技术与CAE技术有着天然的内在联系，事实上，它们之间的本质联系就是材料工程数据体系。

　　先进复合材料技术发展现状

　　复合材料技术是一项具有战略意义的国防关键技术，在一定程度上，先进复合材料的研究水平和应用程度是一个国家科技发展水平的代表，特别是在飞机制造业，各种先进的飞机无不与先进的材料技术紧密联系在一起。以武装直升机为例，复合材料在先进武装直升机上的用量已高达50%(重量比)左右，复合材料应用的部位已从整流罩、地板、整体壁板等次承力结构向旋翼、框、梁等主承力结构方向发展，其典型代表有NH-90、波音-360、V-22、RAH-66等机型。

　　随着复合材料在飞机上应用比例的加大，在复合材料制造领域，先进的数字化设计制造技术和计算机辅助工程技术等得到了广泛应用。铺层、下料、浸渍、成型、固化等工序的模拟技术和CAD/CAM/CAE技术的运用，大大降低了开发制造成本，提高了开发和制造效率。如今复合材料的制造技术正朝着自动化、低成本、整体化、数字化的方向发展。

　　在我国，复合材料技术还没有达到数字化设计和制造的程度。目前，我国国防工业复合材料产品的生产主要采用传统的设计和制造技术，与国外先进水平有很大的差距，而其中一个很重要的原因是缺乏成熟的数字化工程环境的支持。事实上，国外的研究和应用成果已经表明，在复合材料构件的设计制造过程中，不仅要采用单项数字化设计制造技术，而且要建立集成的数字化设计制造环境，分别从计算机软、硬件和先进的复合材料设计、制造技术角度出发，融合所有设计和制造的数字化过程，打通复合材料构件数字化生产线，实现产品数据从复合材料构件设计到最终交付的顺畅传递。国际先进复合材料技术目前的发展更倾向于利用虚拟的设计-制造-验证一体化环境，将真实的设计、制造、材料、验证、应用乃至维修和全寿命管理等诸多环节统一起来，从而最大限度地缩短新品研制周期，降低研制成本，提高产品的市场竞争力，在这个过程中，CAE技术已成为国防工业创新设计以及数字化设计、制造技术的核心之一。

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