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1 目標(biāo)和市場(chǎng)定位
SolidWorks公司的CAE產(chǎn)品稱為COSMOS，覆蓋了有限元分析、多體動(dòng)力學(xué)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域；全球超過 75% 的頂級(jí)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)都配備了 COSMOS 。在全球有超過了16000家商業(yè)用戶，23000套商業(yè)版。并且這兩年由于產(chǎn)品面向主流市場(chǎng)需求，因此銷量有極大的增長(zhǎng)（圖1），同時(shí)今天越來(lái)越多的公司選擇COSMOS分析工具并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他分析產(chǎn)品解決方案。
圖1 COSMOS的銷售套數(shù)的增長(zhǎng)
SolidWorks是第一個(gè)在Windows平臺(tái)上使用的三維設(shè)計(jì)軟件，其眾多的創(chuàng)造性的思路和方法為三維設(shè)計(jì)帶來(lái)了前所未有的震撼。在目前主流的3維CAD上都可以看到SolidWorks的影子。同時(shí)SolidWorks 公司是唯一一家特別致力于滿足設(shè)計(jì)師需求的3D CAD軟件的供應(yīng)商。因此，該公司已經(jīng)創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新并確立了一系列已被認(rèn)可的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品廣泛受到各個(gè)行業(yè)用戶的歡迎。而COSMOS提供了完全集成于SoidWorks的完整的CAE解決方案，兩個(gè)產(chǎn)品具有共同的目標(biāo)和市場(chǎng)定位。
幫助用戶最大限度的設(shè)計(jì)新的和創(chuàng)新的產(chǎn)品。COSMOS提供的工具使得用戶可以輕松進(jìn)行非常復(fù)雜的CAE分析，可以幫助用戶進(jìn)行創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)的驗(yàn)證，完成以前不敢涉足的完全創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)；
使用戶專注于產(chǎn)品設(shè)計(jì),而非設(shè)計(jì)工具本身。用戶不需要花大量的時(shí)間進(jìn)行軟件操作上的學(xué)習(xí)，也不必象過去一樣面向工程的常規(guī)分析也要系統(tǒng)學(xué)習(xí)很多很復(fù)雜的高深理論；
成為領(lǐng)先的開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)工具；COSMOS產(chǎn)品的每一個(gè)新功能的推出都會(huì)成為引領(lǐng)設(shè)計(jì)潮流,創(chuàng)新設(shè)計(jì)工具的發(fā)明家。
2 COSMOS的歷史：
1982年SRAC公司建立，COSMOS/M 第一款用于 PC 的 FEA 軟件；
1995年第一個(gè) SolidWorks 合作伙伴；提供了完全在Windowks平臺(tái)下的CAE解決方案。
1997年第一個(gè) SolidWorks 黃金合作伙伴；
2001年被法國(guó)Dassault Systemes 收購(gòu) ；
2002年與 SolidWorks 整合；
2005 發(fā)布發(fā)布COSMOS 2006，SolidWorks推出了SolidWorks Premium版本，其中提供了COSMOS Designer軟件，可以幫助用戶解決全部的復(fù)雜裝配體的靜力分析問題。
2006年SolidWorks Premium版本提供了 COSMOSMotion軟件，可以幫助用戶解決裝配體的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題。
3 COSMOS 產(chǎn)品線及功能簡(jiǎn)介
SolidWorks 環(huán)境下運(yùn)行的COSMOS分析產(chǎn)品包括了COSMOSWorks、COSMOSMotion 和 COSMOSFloWorks。COSMOS 產(chǎn)品不僅易于使用，而且功能強(qiáng)大，足以解決所有設(shè)計(jì)分析難題。
COSMOSWorks 可以通過計(jì)算應(yīng)力和溫度幫助您確定零件或裝配體是否會(huì)損壞或過熱。
COSMOSMotion 可以針對(duì)您的裝配體進(jìn)行基于物理的模擬。它可以幫助您確定裝配體中驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)的大小，或確定運(yùn)動(dòng)副載荷。
COSMOSFloWorks 是一款計(jì)算流體動(dòng)力分析的軟件，可以確定結(jié)構(gòu)（例如閥體）中液體和氣體的流動(dòng)模式。
3.1 COSMOSWorks
在統(tǒng)一的界面下包括了三個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品：Designer、Professional、Advance Professional；
COSMOSWorks Designer 是第一個(gè)面向非專業(yè)人員的驗(yàn)證軟件，使得任何設(shè)計(jì)師或工程師均可在實(shí)際制造之前在現(xiàn)實(shí)條件下測(cè)試 3D CAD 模型，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性�？梢暂p松解決復(fù)雜的裝配體分析。
圖2 模擬帶有智能接頭（例如銷釘、彈簧、螺栓和點(diǎn)焊）的裝配體連接
COSMOSWorks Professional 提供了一系列功能強(qiáng)大的工具，可幫助那些熟悉設(shè)計(jì)驗(yàn)證概念的工程師對(duì)零部件和裝配體進(jìn)行虛擬測(cè)試和分析。除了包含COSMOSWorks Designer中包含的設(shè)計(jì)驗(yàn)證功能外，還擴(kuò)展了分析功能：熱分析、模態(tài)、屈曲、優(yōu)化、疲勞以及跌落分析。
圖3 研究物體從不同高度及方向跌落時(shí)的應(yīng)力、速度及加速度
COSMOSWorks Advanced Professional 是目前市場(chǎng)上最全面、最復(fù)雜的分析工具之一，它為分析員提供了多種分析功能，而理原型機(jī)的需求來(lái)降低成本。擬測(cè)試和分析。價(jià)格卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大多數(shù)的高端FEA 軟件。
3.2 COSMOSMotion
可以模擬機(jī)動(dòng)化裝配體的機(jī)械動(dòng)作以及它們產(chǎn)生的作用力。通過確定各種相關(guān)因素（如能量消耗、運(yùn)動(dòng)零件之間的干涉），COSMOSMotion 有助于確定設(shè)計(jì)方案是否會(huì)失效、零件將在何時(shí)斷裂以及它們是否存在安全隱患。并可以將運(yùn)動(dòng)載荷輸入到COSMOSWorks中進(jìn)行應(yīng)力分析實(shí)現(xiàn)協(xié)同仿真。
圖4 生成指定位置處時(shí)變載荷產(chǎn)生的加速度(動(dòng)態(tài)響應(yīng))
3.3 COSMOSFloWorks是一個(gè)專門針對(duì)SolidWorks 用戶開發(fā)的流體模擬工具，它可讓用戶深入了解零件或裝配體與浸潤(rùn)固件或周圍固件之間的流體、傳熱和受力情況�？梢越鉀Q絕大多數(shù)工程應(yīng)用的流體模型。所有流體參數(shù)與SolidWorks幾何體相關(guān)聯(lián)，并隨設(shè)計(jì)改動(dòng)而自動(dòng)關(guān)聯(lián)，并輕松實(shí)現(xiàn)難度極高的CFD優(yōu)化。
圖5 此醫(yī)療緊固裝置中的運(yùn)動(dòng)載荷和運(yùn)動(dòng)副作用力無(wú)縫地從COSMOSMotion 傳送到 COSMOSWorks以進(jìn)行應(yīng)力分析
3.4 共同特點(diǎn)
所有的COSMOS CAE軟件都面向工程，將復(fù)雜的有限元處理手段用工程的實(shí)際概念進(jìn)行封裝，輕松模擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)行環(huán)境。
完全和SolidWorks集成，有效利用他提供的功能減少CAE前處理工作量，例如配置、模型檢查、裝配關(guān)系、模擬等功能。
圖6 結(jié)合使用 COSMOSFloWorks 和 COSMOSWorks強(qiáng)大的分析功能，可以識(shí)別出液壓區(qū)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性故障。
在 COSMOSFloWorks 中繪制壓力分布的輪廓，然后將這些壓力數(shù)據(jù)輕松傳輸?shù)紺OSMOSWorks 以執(zhí)行應(yīng)力分析
提供智能化的自動(dòng)分析功能。COSMOS提供了眾多的智能向?qū)Чぞ�，可以大大減少設(shè)計(jì)人員和工程師對(duì)CAE軟件的操作難度。
使用功能強(qiáng)大且直觀的可視化工具來(lái)解釋分析結(jié)果，COSMOS在后處理中協(xié)作并共享分析結(jié)果可以與產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的所有人輕松高效地協(xié)作并共享分析結(jié)果。
* 生成 HTML 和 Microsoft Word 格式的報(bào)告。
* 用 VRML, XGL, BMP 及 JPEG 格式保存結(jié)果圖，并按 AVI 格式輸出結(jié)果的動(dòng)畫顯示。
* 可以以E-drawing格式三維狀態(tài)下分享后處理結(jié)果。
4 COSMOS 的價(jià)值體系
4.1專注于 SolidWorks
COSMOS提供了完全集成于SolidWorks的全面的CAE解決方案，并且可以有效利用SolidWorks的特性。并且COSMOS和SolidWorks同步更新，CAE可以最有效利用CAD的新功能和特性。
4.2面向所有設(shè)計(jì)人員和工程師的易于使用的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具
所有工程化的概念便于所有設(shè)計(jì)人員和工程師掌握CAE軟件。
例如：對(duì)于復(fù)雜的實(shí)體單元和殼單元的連接，COSMOS直接在幾何模型上處理可以非常方便的處理很復(fù)雜的力學(xué)模型。
圖7 使用實(shí)體網(wǎng)格和殼網(wǎng)格的組合來(lái)分析厚零件和薄零件的裝配體
圖8 裝配體的復(fù)雜的連接處理
4.3 輕松完成工作的強(qiáng)大功能
以COSMOSWorks為例：在COSMOS中裝配分析變得非常簡(jiǎn)單。不同的接頭形式可以幫助每個(gè)設(shè)計(jì)者都有能力進(jìn)行裝配體的分析。
COSMOS提供了完全工程化的概念處理復(fù)雜的裝配體分析，包括模擬剛性連接，彈簧連接，銷釘連接，彈性支撐連接，螺栓連接，點(diǎn)焊連接及通用的連接形式。
4.4 面向主流市場(chǎng)的價(jià)格合理的軟件
CAE主流市場(chǎng)不僅僅局限于航空航天，軍事，汽車等對(duì)CAE有嚴(yán)格要求的行業(yè)，更重要的是普通的消費(fèi)品設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品，普通的機(jī)械等行業(yè)。
分析是零部件的設(shè)計(jì)過程而不是事故后的驗(yàn)證工具.
專業(yè)CAE人員的作用不是進(jìn)行簡(jiǎn)單零部件的計(jì)算等重復(fù)性工作，而是幫助公司建立設(shè)計(jì)者使用的最好的規(guī)則。
COSMOS是面對(duì)設(shè)計(jì)者和分析專家都適用的CAE軟件。
4.3提供了針對(duì)不同工業(yè)行業(yè)的解決方案
4.4 本地銷售、支持和培訓(xùn)
COSMOS提供了在全球技術(shù)支持下的本地化的技術(shù)支持和培訓(xùn)。目前COSMOSWorks已經(jīng)全部是中文的界面，幫助和所有的資料都是中文的。
4.5 快速實(shí)現(xiàn)
COSMOS提供了非常快速的求解工具，例如對(duì)于COSMOSWorks提供了FFEA算法，在滿足求解精度的條件下，比常規(guī)的FEA算法快近十倍。
5 對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)際CAE應(yīng)用現(xiàn)狀和趨勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)CAE技術(shù)還處于應(yīng)用的瓶頸區(qū)。高端應(yīng)用存在，而且應(yīng)用也很不錯(cuò)，但更多的是低端的應(yīng)用。很多很高級(jí)的CAE軟件被企業(yè)大量購(gòu)進(jìn)，但是其應(yīng)用的領(lǐng)域和層次很低，企業(yè)不能根據(jù)企業(yè)的實(shí)際狀況選擇合理的CAE軟件，例如購(gòu)進(jìn)非常強(qiáng)大的FEA軟件，緊緊進(jìn)行普通零件的強(qiáng)度校核，并由于企業(yè)人員層次不齊及軟件操作上的高難度，連裝配體強(qiáng)度分析都無(wú)法進(jìn)行，更不要說需要考慮裝配體之間復(fù)雜的連接關(guān)系了。
CAD與CAE脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)由于CAD和CAE軟件配備的不合理，大多數(shù)單位CAD和CAE人員分別做不同的工作，CAD人員僅僅進(jìn)行常規(guī)的設(shè)計(jì)，CAE人員進(jìn)行常規(guī)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作。這樣CAD人員無(wú)法進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化等工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新。CAE人員為常規(guī)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證疲于奔命，無(wú)法做更有價(jià)值的工作。
只有打通面向設(shè)計(jì)驗(yàn)證的這一條路才可以使CAD/CAE人員提升自身的價(jià)值，設(shè)計(jì)出創(chuàng)新產(chǎn)品。
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