西門子NX提供CAD/CAE一體化的工具平臺，把先進幾何創建工具的能力與同步建模技術的速度和靈活性結合在一起，為設計者提供邊設計邊分析的可能性，極大限度提高對MBD模型直接利用的效率。同時Teamcenter提供統一管理平臺，實現設計與仿真數據統一管理，提高了仿真數據查詢，分析過程和知識重用的效率?，完整的多學科一體化仿真環境，降低了軟件使用的復雜度，使得設計與分析工程能夠共用一個圖形界面環境，易于交流與溝通，有效實現結構與性能等多專業的協同與融合。

1．設計分析業務挑戰

傳統的設計產品的分析都是需要把CAD模型用通用格式如STEP，Parasolid，IGES等（也有購買CAD軟件的直接接口）從CAD軟件中寫出來，再導入到CAE軟件的前處理器中來劃分網格。這樣幾何數據需要在不同公司軟件之間傳遞，就帶來了幾何模型精度和完整性問題。比如：在CAD軟件中產生的高精度曲面，導入到傳統CAE軟件的前處理器后要降階，高精度曲面曲線就變成了折線和簡單曲面，甚至有的CAE前處理器無法讀入CAD模型，CAE工程師只得在這些CAE軟件的前處理中建立非常簡化的幾何模型來進行分析（這是因為傳統的CAE前后處理器沒有專業級的幾何建模工具，只有簡單的幾何模型創建功能），更不用說帶在原模型上的特征參數，注釋，PMI信息了。分析工程師花費大量時間在幾何模型傳遞與處理上，造成分析跟不上設計節拍，分析與設計脫節，設計分析兩張皮問題，從而導致CAE分析的價值不能充分發揮出來，嚴重影響對產品性能的及時驗證和產品創新。企業迫切需要一個能基于設計模型的，設計分析能夠聯動的成熟解決方案來提高產品研發、制造生產的效率。

2. 解決方案

基于模型的設計分析是新一代分析方法，要求所有的CAE分析都是基于設計模型的，即分析的模型跟設計模型一致與關聯。設計模型的信息全部都能帶入到分析中，設計模型修改與更新，分析模型可以自動捕捉到設計的變化，可控地自動更新分析模型。設計更改了，分析的模型自動更新后，用戶只需要簡單提交求解，很快就能獲得更新后的設計的分析結果。無論是單個零件模型還是復雜的裝配的整機（系統）模型，設計變更后，只需自動更新有變化的幾何模型相應的網格即可，不需要重新劃分網格模型，從而極大地減少了重復勞動。

NX CAE是目前市面上少數能實現基于模型的設計分析工具集合，它與NX CAD/CAM集成于一個環境中，實現高端多學科多物理場分析（包括耦合分析）真正使用一個前后處理器（不是簡單的封裝），它顛覆了傳統的CAE分析流程，從先進的軟件工具層面實現了基于模型的設計分析方法與流程。

設計與分析集成于一個環境NX中基于模型的設計分析，NX CAE具有兩個大適用對象：1. 面向廣大產品設計與工藝設計工程師；2.面向專業CAE分析師。無論是產品設計與工藝設計工程師還是專業CAE分析師都是共用一個前后處理界面，都是基于模型進行產品分析。只是設計與工藝工程師和專業CAE分析師所分析的產品對象與學科不一樣。設計工程師、工藝工程師通常只是對零部件（簡單的套件合件等）進行常規的強度剛度分析，模態分析和簡單的熱分析；專業CAE分析師主要針對復雜模型（整機，大的系統等）進行結構分析，非線性分析，流體分析，熱分析，機構運動，剛－柔聯合仿真，機電液聯合仿真，疲勞耐久性分析，拓撲優化，復合材料分析等。NX CAE真正能滿足整個企業各個層面CAE分析的需要，對于設計工程師，工藝工程師基本就利用NX CAE的智能化與自動化基于模型的網格劃分工具來快速地完成仿真建模；對于專業分析師既可以利用自動化工具也可以利用手動輔助建模工具來按照自己的設想建立出“藝術化”模型。

提供多學科多物理場統一環境下的仿真分析解決方案

NX CAE產品是集成在NX中的滿足對產品進行多種學科分析驗證的高端產品，具備實現基于模型的設計分析的必要與前提條件，用戶在完成產品設計模型后，可直接在NX環境對該產品進行CAE建模與仿真分析，NX CAE具有高度自動化與智能化的FE建模能力，設計工程師、工藝工程師、專業CAE工程師都可以直接采用這種網格劃分方式快速建模分析模型，比市面上其它CAE的前處理器工具網格劃分時間可以縮短5－10倍甚至百倍。NX CAE的前后處理器中自帶多種求解器對網格質量的要求標準，在自動劃分網格過程中，實時檢測網格質量以確保劃分出來的網格滿足求解器的要求，確保FE模型質量。

NX CAE是多學科集成環境的平臺級工具集合，無論客戶進行結構分析靜力（線性，非線性），非線性結構動力分析（隱式，顯式），動力響應分析（瞬態，頻率響應，沖擊譜響應，DDAM，跌落，隨機振動等），機構運動（剛性，剛柔聯合，機構－控制聯合等），疲勞耐久性分析，參數優化，拓撲優化，熱分析，CFD，熱－流耦合，熱－結構耦合，熱－流－結構耦合，流－結構－機構運動耦合分析，電子系統散熱分析，空間系統熱分析等，都用統一前后處理器界面環境，跟NX CAD/CAM都是一樣的操作風格。進行CAE分析時，不需要離開NX環境，直接基于設計模型，也不需要花費額外多的時間，就直接對設計的產品進行CAE仿真分析。NX CAE的求解器如：NX Nastran，NX Durability，NX Optimization，NX Topology Optimization ，NX ESC，NX TMG，NX Motion－Recurdyn，NX Response Simulation，NX  Laminate Composite，FE－Model Correlation，FE－Model update等提供了高速，高精度的求解能力。

新一代結構求解器NX Nastran來自于2003年被美國聯邦貿易委員會根據反壟斷法強行拆分的MSC Nastran，這些年來西門子工業軟件公司投入大量人力財力致力發展NX Nastran。目前NX Nastran?在線性接觸，線性粘結，并行技術，迭代求解，流固耦合，熱固耦合等仿真技術處于行業優勢地位。NX Nastran將Adina非線性功能集成進來后，擴展了傳統Nastran非線性分析的能力，為客戶提供方便使用知名非線性分析軟件的集成環境。用戶所有的應用方式都是Nastran的風格，不需要再重新去學Adina的格式。

對于大規模問題的求解，用戶可以直接設置并行計算（SMP，DMP），對于用模態疊加法求解的模態問題，動力響應問題，NX Nastran DMP RdMode提供了具有專業加速軟件效率的并行算法，把基于模態疊加法的大規模問題的求解時間可以縮減幾十倍左右。利用NX CAE自動化智能化的前后處理器與高速，高精度的解算器，用戶在做設計的同時就直接對產品進行快速的仿真分析，對進行產品及時（實時）驗證，確保產品質量和驅動產品創新。NX CAE可以徹底幫助企業改變過去存在的仿真跟不上設計步伐，仿真與設計脫節，仿真與設計兩張皮的問題。

通過Teamcenter仿真管理模塊可以在Teamcenter環境中直接對仿真數據與流程進行管理，還可以利用HD-PLM顯示功能將各種跟分析相關的信息（分析規范，流程規范，建模規范等）直接標注在分析模型上，任何有權限的用戶可以直接從模型上獲得該分析模型的信息。Teamcenter仿真管理模塊是產品設計、制造、試驗數據管理系統的一個自然擴展，它提供了靈活的、“開箱即用”的仿真過程和數據管理功能。利用這些功能，企業用戶夠以較好的成本效益實施一個完整的數字化產品開發環境－從概念設計開始一直到詳細設計結束。

其關鍵功能包括：

通過一個共同的企業和工作組基礎結構和應用環境，CAE工程師能夠利用已有的信息技術資源（硬件、軟件、培訓、支持人員）。

通過與數字化生命周期管理和數字化產品開發的緊密集成，能夠在一個可視的三維環境中訪問最新的已經配置好的設計數據、產品結構、要求、規格、變更單和其它相關的信息；進行全面配置管理和產品結構管理，以協調CAD模型和CAE模型以及過程，管理實際分析數據（As Analyse）,并與實際設計數據（As Design）和實際制造數據（As built）相匹配和關聯。

通過變更管理和工作流程管理，可以實現標準、可重復的仿真過程，供專門技術人員和偶然用戶使用，?確保幾何模型變更能夠及時觸發重新分析，并且把結果反饋到產品開發部門以便執行，?讓一個不斷增長的不同“跨企業”用戶群體在“三維環境中”中訪問仿真數據。

結構映射功能：自動交付正確的幾何模型，用于每個特定的分析項目和CAE?學科。

Teamcenter 仿真管理模塊是基于模型的設計分析應用管理的平臺保證，因為是基于Teamcenter 的，它可以利用Teamcenter的整套功能，包括需求管理，項目和計劃管理，文件管理，CAE模型與結果的JT輕量化等。因此Teamcenter 仿真管理模塊能夠用于面向過程的服務層級，它不僅能滿足工程分析組級，部門級，院所/廠級的需要，而且能夠滿足跨地區，乃至跨國制造商的企業仿真過程與數據管理。對于已經成熟的產品分析類型，可以用NX Open定制分析流程模板，將仿真分析的知識、規范與經驗沉淀與模板中，對于新來的人員或者以前沒有做過該類產品分析的人員，可以通過流程模板，快速獲得符合要求的分析結果。

3. 價值體現

NX CAE作為新一代的基于模型的設計分析成熟解決方案，具有優于市面其它CAE工具的強大優勢及給企業帶來價值，甚至顛覆了傳統CAE分析的流程，把過去仿真周期用月，用星期來計量，變成用天，用小時，甚至用分鐘來計量。

高端的設計分析一體化

NX是將高端CAD與高端CAE產品集成的產品，CAD與CAE一體化的重要好處是設計模型與分析模型同步關聯，設計變更后，CAE模型可以自動捕捉到幾何模型的變化，而能夠可控地自動更新。也就是說更改設計或者重用以前的設計，有限元模型不需要重新人工劃分網格，這樣能夠快速獲得新的模型的分析結果，極大地減少了重復建有限元模型的時間。

同步建模技術實現CAD模型來源的無關性

同步建模技術，使得用戶對讀入任何來源的CAD模型，且能識別、編輯修改幾何特征，還對特征再參數化，從而實現CAD軟件的真正無關性，讀入的CAD模型就象是NX自己創建的幾何模型一樣。利用特征定義、幾何特征抑制、中曲面提取和裝配等強大的模型抽象工具直接處理幾何模型，極大地簡化了前處理的工作量。同步建模技術非常容易掌握，不需CAD建模經驗。

裝配有限元技術（AFEM）

NX?有限元前后處理器不僅能對CAD模型進行裝配管理，還能對有限元模型按CAD裝配對有限元模型進行裝配管理，這大大提高了系統級多零件有限元模型的生成效率。對于一個裝配體可以由若干個分析人員同時并行地對各個零件進行多種網格劃分，然后直接進行裝配，同時保持了CAD與有限元模型之間的協同性，即如果某幾個零件的設計發生改變就可以快速地對有限元模型進行更新，而不需要從新導入幾何和網格重劃分，而且所有的材料屬性與物理屬性與幾何和網格無關；此外，它可以在一個數據庫中定義多種裝配關系，包括一個零件的多種網格，一個系統的多種位置關系等。可以使得復雜模型提高建模效率5-10倍。裝配有限元技術顛覆傳統的CAE分析流程，傳統CAE軟件都是要等產品CAD模型裝配好才能寫出Parasolid或者step等格式輸出后，讀入到傳統的前后處理器中進行網格劃分，這使得設計過程和分析過程是串行的。裝配有限元技術可以使得設計的零件做好，就可以對該零件直接劃分網格，并根據需要可以單獨對該零件進行計算，當產品零件都創建好后，再把這些零件裝配在一起，原來零件的有限元模型可以自動隨幾何模型裝配而自動跟隨零件裝配定位好。使得設計過程與分析工程融合，實時仿真，及時對設計進行校核驗證。

圖形界面支持的超單元定義

超單元是Nastran的功能，主要用來解決大模型分解計算以及不同單位數據協同時候模型相關信息保密問題。NX CAE新增超單元定義界面，通過裝配有限元來定義超單元，使得超單元定義這一本來非常麻煩且易出錯定義變得在圖形界面上完成，即簡便又不會出差錯。而且定義好的超單元可以用符號，簡化模型和詳細模型來顯示。超單元技術使得復雜的大規模問題，可以分解成若干相對小的子模型，單獨計算這些子模型用的計算資源少，等這些子模型計算好后，把這些子模型按照超單元模式裝配起來再計算整個模型時，就直接利用子模型的結果進行處理，利用較少的時間與計算機資源就能很快把大的模型計算完成。

模型連接與計算技術

NX CAE一方面可以讓我們用金字塔單元，NX Nastran 增加了該單元，使得六面體單元與四面體單元可以通過該單元自動過渡連接，因而六面體與四面體混合建模就變得更加方便。另一方面提高線性粘接功能，在兩部分體模型交界面定義一個Glue關系即可，不需要節點合并，使得建模變得更加自由與方便，NX Nastran求解大量線性粘結問題不影響計算速度，跟節點重合連接方式一樣。線性Glue、線性接觸功能經過20多年的實踐檢驗，無論是計算速度與精度都是其它軟件的標桿。而且NX CAE的線性Glue，線性接觸是解決純線性分析（靜態，動力響應）中所需要解決的接觸與粘結問題，可以在Nastran 求解系列 sol 101，103 ，109，110，111，112 等直接應用，這是線性結構分析中經常需要用到的，解決了困擾CAE工程師多年的問題。

超大規模模型計算能力

廣泛應用的NX NASTRAN求解器：開發出了先進的Iterative Solver快速算法，特別適合于結構的強度與剛度快速計算，其計算效率是其它求解器的5－10倍；并行處理特別是64位計算能力得到極大大提高，應用NX NASTRAN的DMP或SMP可以進行大規模模型的求解；在連接單元處理技術方面優于其它廠商的產品，可以方便地進行線性接觸計算、螺栓預緊連接、GLUE粘接處理；非線性能力方面，具有顯式與隱式非線性計算能力，考慮結構的大位移、大應變、材料的非線性特性與接觸等，收斂穩健且并行計算效率高。針對動力響應分析，NX Nastran開發了新的RdMode方式的并行計算技術，可以使得模態法求解速度達到專業加速軟件的效果。這是實現設計分析融合，實時仿真的求解器速度保障。