Computer-aided engineering

In informatica e ingegneria, con la locuzione Computer-aided engineering (in acronimo CAE, lett. "ingegneria assistita dal computer" in italiano) si indica una classe di metodi di lavoro e sistemi software associati che agevolano la risoluzione di problemi ingegneristici utilizzando tecniche di calcolo numerico automatizzato.

Schermata di un software CAE per la simulazione numerica.

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:

• Simulazioni 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).

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).

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 contenenti 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.
• Infine, l'operatore consegnava all'ingegnere i risultati stampati.

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 particolarmente 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.

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.

Voci correlate

• Computer-aided design
• Computer-aided manufacturing (CAM)
• Analisi numerica
• Analisi agli elementi finiti (FEA)
• Fluidodinamica computazionale (CFD)
• Tekla corporation

Altri progetti

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• Wikimedia Commons

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla computer-aided engineering

Collegamenti esterni

• CAE, su sapere.it, De Agostini.
• (EN) computer-aided engineering, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Opere riguardanti Computer-aided engineering, su Open Library, Internet Archive.
• (EN) Computer Aided Engineering, in Free On-line Dictionary of Computing, Denis Howe. Disponibile con licenza GFDL