CAE仿真

一、什么是CAE仿真

CAE的全称为Computer-Aided Engineering，也就是数字仿真，是现代工程设计和分析的核心工具，它通过计算机软件开展各类工程分析，帮助工程师和设计师模拟产品在现实场景中的实际表现，通过虚拟测试大幅减少对物理原型的依赖，最终实现降低开发成本、加快产品上市节奏的效果 【1】 。

二、核心组成与关键技术

1. 基础组成模块
   它覆盖了多个专业分析方向：包括用于应力应变分析的有限元分析（FEA）、研究流体流动行为的计算流体动力学（CFD）、分析多刚体动态交互的多体动力学（MBD）、评估不同温度下材料特性的热分析，还延伸出疲劳寿命分析、振动模态分析、爆炸冲击分析、流固耦合、电磁声学分析等数十类细分场景 【1】 【3】 。
2. 核心支撑技术
   包含有限元法、有限差分法等各类数值计算方法，依托并行/分布式高性能计算处理大规模仿真问题，搭配智能优化算法自动调整设计参数来获取最优方案，同时可覆盖固体力学、流体力学、热学、电磁学等多学科的理论支撑，能够处理复杂的多物理场耦合仿真需求 【1】 【7】 。

三、行业发展现状与市场格局

1. 市场规模与增长
   全球CAE市场正处于快速上升通道，2024年全球CAE市场规模达到90.28亿美元，预计2024-2029年期间将保持12.02%的复合年增长率持续扩张 【8】 。
2. 国产化进程
   早年国内CAE市场几乎被海外厂商垄断，2019年美国ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等头部厂商合计市占率高达95%，国内厂商仅占5%；到2022年本土厂商市占率已经提升至15%左右，IDC预测这一占比还会持续走高。目前国内也已经成长出上海索辰、云道智造、霍莱沃等一批表现亮眼的本土服务商 【11】 【15】 。
3. 当前发展趋势
   以CAE仿真为核心的正向设计，已经成为我国从“中国制造”转向“中国创造”、实现工业自主创新的必经之路，国家相关政策也明确支持仿真分析类工业软件的研发落地。同时行业也在朝着统一多物理场耦合仿真框架、搭建全学科协同仿真平台的方向演进，解决传统分学科仿真数据转换效率低、结果精度差的痛点 【4】 【6】 【12】 。

四、典型应用场景

CAE的落地场景已经覆盖几乎所有高端制造领域：

• 航空航天领域：可用于飞行器气动性能分析、结构强度评估，国内自主可控的航天专用CAE平台已经在载人登月着陆器、长征五号运载火箭等多个重点型号中完成应用验证 【1】 【5】 ；
• 汽车工业：可替代部分实车碰撞测试，支撑被动安全、NVH、结构疲劳等多维度的车型研发工作 【1】 【10】 ；
• 还延伸到注塑工艺优化、模具检测、核工业、生物医疗、风电能源、电子电器等数十个行业，在产品设计优化、性能预判、可靠性提升等环节发挥不可替代的作用 【3】 【14】 。