CAE（Computer-Aide dEngineering）在国内汽车工业中的兴起始于21世纪初，目前国内有自主研发能力的主机厂几乎都具有碰撞安全、耐久性、NVH、动力性、CFD这5个主要CAE分析模块。CAE分析在汽车工业中的作用得到了广泛的重视与认同，已经成为整车开发项目中不可缺少的重要环节。在CAD、CAM、PDM等电脑辅助研发技术中，唯有CAE分析的品质是看不见、摸不着的，但其正确性又影响产品的功能性甚巨，甚至于可以说在大部分应用上都是攸关与入类生命与财产安全的。因此，对CAE工程师而言，机遇与挑战并存。
1 CAE工程师所面临的危机
完整CAE分析包括了前处理、求解计算、结果解读3个环节，CAE工程师的工作也相应的剖分为2个部分：网格划分及分析参数设置。网格质量控制参数：几何贴合度、尺寸大小、翘曲度、雅可比等较为直观，便于CAE工程师理解。然而对于参数标准设置，如为什么雅可比需大于0.7，翘曲度需小于15度等原因，则由于涉及到求解器计算原理而知者甚少。分析参数设置多会涉及到力学和数学理论背景，工程师往往会受困于此。正因如此，具有CAE分析职能的部门制定了齐全的分析指南或分析规范，CAE工程师的工作内容也总结为依据这些规定，设置前处理及分析软件所需参数计算并查看结果。有限元软件求解器基本被视为一个接受前处理器传送过来的信号，在内部运算分析之后再送出结果到后处理器的黑盒子。尤其是在近几年来所谓的“设计者使用的工程分析软件”逐渐走红的趋势之下，当然会加速软件使用的容易走向“按钮式”的、“分析结果就在一指之间”的“百分之百黑盒子”的时代。倘若CAE工程师仍局限于软件操作本身而忽略与之相关的FEA及数值分析理论，其与设计工程师乏间的专业界限逐渐淡化，终会面临被淘汰的危机。
2 面对危机的应对方法
2.1 扎实的理论基础
举例而言：对于CAE工程师，剪切自锁十分耳熟，我们就以梁单元为例，描述此现象。对于如图1所示的悬臂梁，当我们采用1个Timoshenko梁单元去计算端部挠度时，其位移和转角各自独立插值，有：
采用完全积分求得的端部挠度，其分母中包含了l/h的平方项，当梁的厚度h逐渐趋近于零时，分母将趋近于无穷大，导致解得的挠度趋近于零，即发生剪切锁死现象。当我们摒弃计算原理，单纯从文献中查阅剪切自锁的定义，很难有一个直观，清晰的理解。然而从计算的过程中，我们得到的绝非仅仅是对剪切自锁的定义，当采用减缩积分时，解得的挠度中没有l/h项，从而提供了一个解决剪切自锁的方法。但此种解决方法是否合理，会否引发新的问题，这种延伸就需要对基础理论更进一步的了解。如果不考虑刚度矩阵积分数值分析的影响，我们发现剪切自锁的根本原因是在于对位移和转角这2个变量采用了同样的一阶插值，若我们分别改变位移和转角的插值函数或者干脆另行假设一种剪切变形的方法，是不是能从根本上解决这一问题呢？围绕于此，CAE前辈们花费了大量的精力和时间，开发了多种类型的单元。而正是基于这种“发现问题一解决问题”模式，推动了CAE软件的不断前进和强大，大大增加了CAE在工程上的应用价值。目前市场上的主流商业CAE分析软件，其庞大的单元库及丰富的求解方法几乎都源于类似“剪切自锁”的解决模式。我们必须明白的是：学习理论并将其套用到实际现象中远比单纯操作软件及公式推导更为重要。CAE工程师作为软件直接使用者，有更多的机会接触千奇百怪的问题，若具有扎实的理论基础和刻苦的钻研精神，将会摆脱软件操作者的身份，成为软件的使用者甚至控制者。
2.2 丰富的工程经验
理论基础是一个CAE工程师是否优秀的必要条件，然而CAE分析的工程价值直观得体现在能否对产品设计提供及时、充分的指导，因此除理论基础之外，丰富的工程经验也同样重要。这些工程经验应至少包括下面3方面的内容：
（1）模型及网格处理的经验。
汽车CAE分析按分析对象的不同可分为：整车、子系统及零部件3个级别。在整车级别分析中，如整车NVH分析中，我们需要清楚哪些子系统可以用质量点及刚性单元简化，而哪些子系统必须采用柔体单元建立模型，以保证在最经济的计算成本和人力成本的情况下，得到可用的工程结果。在子系统及零部件分析时，需要注意的是模型大小是否足够满足分析需求、部件之间连接关系的模拟（包括焊接、螺栓连接、接触等力的传递方式）是否准确合理、网格的细密程度能否达到求解结果收敛要求。
（2）分析结果的解读经验。
不同经验工程师对同一计算结果文件的解读，可能会出现不同的结论。如在强度分析考察米塞斯应力时，仅以数值大小作为合格与否的判断标准，而忽略拉压状态的判断，很可能会出现迥然不同的2种结论。此外，软件对结果数值处理方法上的不同，也会引起结果的差异，如在处理2阶张量结果（应变、应变等）时，几乎所有后处理软件都会采用平均方法以获得连续结果云图，设置不同的阀值会引起不同的结果。
（3）改进方案的经验积累。
改进方案是设计工程师从CAE获得最直接的支持，迅速、有效的方案反馈会让CAE工程师在项目开发中获取越来越多的信任及重视。因此，一些基本的设计原则我们应该烂熟于心，笔者总结了下强度分析方面的部分设计原则图5所示
3 结论
当前，正向开发理念被越来越多的汽车厂商所重视。作为正向开发流程中，早期验证产品性能唯一工具，CAE的作用也越发显著。CAE工程师的机遇与挑战并存。仅仅会使用软件分析计算是远远不够的，将理论与工程经验融合，为项目开发提供可靠技术支持，甚或有朝一日开发出基于工程实践的CAE计算软件，才能真正体现出CAE工程师的价值。
