近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要手段和工具。CAE技術(shù)和軟件更是關(guān)鍵的技術(shù)要素之一。CAE作為一項(xiàng)跨學(xué)科的數(shù)值模擬分析技術(shù)，越來越受到科技界和工程界的重視。許多大型的CAE分析軟件已相當(dāng)成熟并已商品化，計(jì)算機(jī)模擬分析不僅在科學(xué)研究中普遍采用，而且在工程上也已達(dá)到了實(shí)用化階段。

　　隨著世界制造業(yè)中心逐步向我國(guó)轉(zhuǎn)移，我國(guó)的閥門制造業(yè)也發(fā)生了一系列重大變化：

　　(1)閥門產(chǎn)品呈現(xiàn)出大型化、高參數(shù)化、高可靠性、自動(dòng)化、成套化等趨勢(shì)，且隨著數(shù)量越來越大，檔次也越來越高，技術(shù)密集及附加值大幅度提高；

　　(2)生產(chǎn)模式由過去的大批量、少品種向小批量、多品種以及按用戶訂貨要求制造的方向發(fā)展，需求的多樣化使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜；

　　(3)企業(yè)由于受到市場(chǎng)壓力的作用。目前大多存在以銷定產(chǎn)的情況，供貨周期短，產(chǎn)品的質(zhì)量、交貨期和價(jià)格已成為影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的三個(gè)決定因素。

　　以上這些特點(diǎn)，都為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求。現(xiàn)代企業(yè)必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段，縮短開發(fā)和制造周期，降低成本，提高質(zhì)量，使企業(yè)具備很強(qiáng)的應(yīng)變能力，迅速響應(yīng)用戶的各項(xiàng)要求，并能根據(jù)科技發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化，及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品的類型和結(jié)構(gòu)。

　　CAE（Computer  Aided Engineering，即計(jì)算機(jī)輔助工程）技術(shù)，是指工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算與分析仿真，具體包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度與壽命評(píng)估、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真。工程數(shù)值分析用來分析確定產(chǎn)品的性能；結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計(jì)用來保證產(chǎn)品功能、工藝過程的基礎(chǔ)上，使產(chǎn)品、工藝過程的性能最優(yōu)；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估用來評(píng)估產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)是否可行。可靠性如何以及使用壽命為多少；運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)仿真用來對(duì)CAD建模完成的虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。從過程化、實(shí)用化技術(shù)發(fā)展的角度看，CAE的核心技術(shù)為有限元技術(shù)與虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)。對(duì)CAE作進(jìn)一步分析，其具體的含義表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

　　(1)運(yùn)用工程數(shù)值分析中的有限元等技術(shù)分析計(jì)算產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等物理場(chǎng)量，給出整個(gè)物理場(chǎng)量在空間與時(shí)間上的分布，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的從線性、靜力計(jì)算分析到非線性、動(dòng)力的計(jì)算分析；

　　(2)運(yùn)用過程優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法在滿足工藝、設(shè)計(jì)的約束條件下，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、工藝過程達(dá)到最優(yōu)；

　　(3)運(yùn)用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估的理論、方法、規(guī)范，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性以及使用壽命做出評(píng)價(jià)與估計(jì)；

　　(4)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)的理論、方法，對(duì)由CAD實(shí)體造型設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)、整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力學(xué)仿真，給出機(jī)構(gòu)、整機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度以及動(dòng)反力的大小等。

　　現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法表明，產(chǎn)品設(shè)計(jì)雖然只占產(chǎn)品整個(gè)成本的5%，但它卻影響產(chǎn)品整個(gè)成本的70%。在設(shè)計(jì)過程中。如果確定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零件形狀、材料及精度，則產(chǎn)品成本的70%～80%將被確定。對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)周期而言，產(chǎn)品設(shè)計(jì)占其周期的50%以上。統(tǒng)計(jì)資料表明。我國(guó)工程技術(shù)人員用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作量大約為40%，其余時(shí)間用在查閱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和一些輔助工作上。而產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作只有30%屬新產(chǎn)品開發(fā)。70%左右的設(shè)計(jì)都是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的。從閥門行業(yè)的情況看更是如此。另據(jù)資料顯示，幾乎50%~90%結(jié)構(gòu)或零部件的失效都是由于材料疲勞引起的。據(jù)1996年勞動(dòng)部對(duì)200起壓力管道事故的原因分析顯示，設(shè)計(jì)原因占了11%。可見，設(shè)計(jì)工作在閥門制造業(yè)中的地位是非常重要的。近些年來的實(shí)踐證明，將數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)，進(jìn)行傳統(tǒng)制造業(yè)的改造，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路。據(jù)專家估計(jì)，由于現(xiàn)代科技的進(jìn)步，今后15年制造技術(shù)的發(fā)展將超過以往的75年。

　　制造業(yè)的生命力在于產(chǎn)品的創(chuàng)新，閥門制造業(yè)也是如此。實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵。除了設(shè)計(jì)思想和概念之外，最主要的就是技術(shù)保障。即采用先進(jìn)可靠的CAD/CAE軟件。但大部分CAD軟件中的分析模塊功能過于簡(jiǎn)單化、通用化，真正精確量化的分析項(xiàng)目仍然要依靠專業(yè)的CAE軟件來解決。企業(yè)日益全面和多元化的需求，促成了數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。CAD和CAE這兩條并軌道之間的距離越來越近，CAD/CAE的集成化是發(fā)展的趨勢(shì)。CAE技術(shù)能夠給工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，這已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。以ANSYS、LS-DYNA等為代表的高端CAE軟件早已活躍在全球各行各業(yè)中，將“基于物理樣機(jī)試驗(yàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法”帶入基于“虛擬樣機(jī)仿真的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法”，將大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，潛在的問題越早地得到解決，設(shè)計(jì)的成本與周期的降低效果越明顯。因此，CAE分析應(yīng)該提前到概念設(shè)計(jì)階段，在零部件設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該進(jìn)行CAE分析。設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)對(duì)自己設(shè)計(jì)的零部件進(jìn)行分析，已成為企業(yè)的迫切需求。應(yīng)用CAE技術(shù)進(jìn)行閥門的分析設(shè)計(jì)，將使閥門設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)生根本變革，推動(dòng)閥門設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步。

　　 閥門制造業(yè)中，按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程。CAE技術(shù)可在如下幾個(gè)步驟發(fā)揮作用：

　　(1)根據(jù)市場(chǎng)需求、產(chǎn)品功能及商業(yè)考慮等進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)，CAE可以用來完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證、不同方案的比較。滿足功能、性能方面的要求。并為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行產(chǎn)品決策提供參考，回答是否能夠在預(yù)定時(shí)間、預(yù)定成本等約束條件下開發(fā)出能滿足要求的產(chǎn)品的問題。這一階段主要進(jìn)行較為詳細(xì)的、帶有一定目標(biāo)的預(yù)演。

　　(2)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

　　在這個(gè)階段，所有的設(shè)計(jì)將全部展開，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝配部件、子裝配、零件設(shè)計(jì)，直到圖紙、材料、制造工藝等。CAE分析在這個(gè)階段的作用，就是驗(yàn)證各種部件是否能滿足預(yù)期的性能（如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、動(dòng)力特性等），制造上是否可行。

　　(3)樣機(jī)試驗(yàn)階段

　　試驗(yàn)階段是設(shè)計(jì)完成后的關(guān)鍵階段，大多數(shù)企業(yè)（尤其特種閥門制造企業(yè)）艘是先制造物理樣機(jī)然后投入試驗(yàn)。如果某些地方試驗(yàn)失敗，就要重新設(shè)計(jì)，重新制造，重新試驗(yàn)。如此反復(fù)直到定型通過。顯然，這樣反復(fù)多次的“設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、修改”過程，既耗費(fèi)時(shí)間，費(fèi)用又極為昂貴。如果采用CAE分析，樣機(jī)的數(shù)量和重新制造、重新試驗(yàn)的次數(shù)必然會(huì)減少。在數(shù)字樣機(jī)的仿真試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，修改設(shè)計(jì)，與物理樣機(jī)相比，顯然其成本會(huì)降低很多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)字樣機(jī)的開發(fā)方式能夠減少一半以上的物理樣機(jī)制造和試驗(yàn)，從而爭(zhēng)取到更多的時(shí)間，節(jié)約大量的費(fèi)用。