Computer-aided engineering

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In informatica, l'acronimo CAE (dall'inglese Computer-Aided Engineering) significa "ingegneria assistita dal computer". Tale termine viene usato per indicare le applicazioni software che agevolano la risoluzione di problemi tecnologici tramite il calcolo numerico.

Indice

1 Usi tipici
2 Utilizzo di un programma di CAE
- 2.1 Il CAE dei primordi
- 2.2 Il CAE oggi
3 Il CAD/CAE
4 Voci correlate

[modifica] Usi tipici

Tutti i problemi dell'ingegneria descrivibili da equazioni sono suscettibili di essere risolti con l'ausilio di programmi CAE. Tuttavia, le categorie di problemi più frequentemente risolti tramite software CAE sono i seguenti:

Simulazione analogiche e simulazioni digitali di circuiti elettronici.
Calcolo di campi elettromagnetici (sia quelli desiderati, nel caso di progettazione di antenne, che quelli indesiderabili, nel caso di studio dell'interferenza elettromagnetica).
Calcolo statico o dinamico di strutture (in ingegneria civile o meccanica).

[modifica] Utilizzo di un programma di CAE

In generale, l'utilizzo di un programma CAE si compone di tre fasi:

Inserimento nel computer di un modello matematico del sistema fisico da studiare (anche detto pre-processing o data-entry);
Calcolo numerico sul modello (solving);
Visualizzazione ed analisi dei risultati (post-processing o visualization).

[modifica] Il CAE dei primordi

I primi sistemi di CAE erano condivisi da numerosi ingegneri, e non utilizzavano terminali grafici. Pertanto il loro utilizzo procedeva nel seguente modo:

L'ingegnere inseriva i dati numerici che descrivevano il modello in un pacco di schede perforate, oppure, utilizzando un minicomputer, li registrava su un nastro magnetico.
L'ingegnere consegnava a un operatore del centro di calcolo il pacco di schede o il nastro magnetico contenti i dati, ed eventualmente anche quelli contenenti il programma di elaborazione.
L'operatore inseriva i dati nel computer e lanciava il programma.
Il programma leggeva i dati, eseguiva il calcolo e stampava i risultati su carta in forma alfanumerica, o, in alcuni casi, usando un plotter, in forma grafica.
L'operatore raccoglieva la carta stampata.
Il giorno seguente, l'operatore consegnava all'ingegnere i risultati stampati.

[modifica] Il CAE oggi

Oggi tutti i sistemi CAE hanno un'interfaccia utente grafica (GUI) basata su personal computer o su workstation grafica. Per alcuni tipi di elaborazioni particolamente onerose, è ancora necessario utilizzare un computer condiviso di grande potenza (supercomputer), ma tale accesso avviene via rete, senza la necessità dell'intervento di un operatore.

Pertanto, l'unico utente di un sistema CAE è l'ingegnere, che opera nel seguente modo:

Lancia l'applicazione all'interno dell'ambiente grafico del proprio computer.
Crea un nuovo modello oppure carica un modello precedente (aprendo un file esistente).
Modifica il modello cambiandone la forma o i parametri fisici.
Con un apposito comando, lancia l'elaborazione del modello. A seconda del tipo di elaborazione e della complessità del modello, tale elaborazione può richiedere da una frazione di secondo ad alcune ore.
Visualizza sullo schermo i risultati, sotto forma di tabelle numeriche, di diagrammi grafici, o entrambi.
Se non è soddisfatto dei risultati, modifica il modello e rilancia il calcolo.
Quando è soddisfatto dei risultati, salva il modello in un file e stampa tabelle e grafici.

[modifica] Il CAD/CAE

La fase di inserimento del modello matematico, trattandosi spesso di un modello avente una geometria complessa, viene effettuata con tecniche simili a quelle dei sistemi CAD. Alcuni programmi forniscono sia complete funzionalità di CAD che funzioni di calcolo numerico. Tali programmi sono detti di CAD/CAE.

Per esempio, un singolo programma di CAD/CAE può:

Permettere di disegnare un modello tridimensionale di un ponte stradale.
Presentare un'immagine realistica del ponte, in modo da valutarne l'impatto visivo.
Permettere di specificare i parametri fisici sui materiali che si intende usare per la costruzione.
Eseguire un calcolo di stabilità strutturale del ponte.
Stampare i disegni esecutivi che verranno usati in cantiere.