

讨论 AI 之前,先把传统 CAE 的痛点说准 —— 它不是 "算得慢",是一条链路多个环节都在拖时间。
前处理是最大的黑洞。复杂装备的 CAD 模型导入后,几何清理、六面体网格划分、边界条件施加、材料本构赋值,一套下来占掉整个分析周期的 60% 到 70%。
求解阶段各有各的难。隐式分析碰到接触非线性和材料塑性,Newton-Raphson 迭代容易发散,工程师得反复调步长和收敛准则;显式动力学没有收敛问题,但受最小单元尺寸限制,稳定时间步长被压到微秒级,一个毫秒级冲击算几天很正常。


当前 AI 仿真主要两条路:降阶模型 / 代理模型做快速预测,PINN 把 PDE 残差塞进损失函数做端到端求解。论文里精度都好看,但一到工业场景,三方主体各踩各的坑。

公开数据集精度 ≠ 工业工况泛化。 学术数据集几何规则、材料均匀,而真实零件有复杂拓扑、焊接热影响区的梯度性能、复合材料各向异性。神经网络在训练分布内很准,一旦外推就容易出违背守恒律的结果 —— 负密度、不连续位移、应力超出材料强度极限。平均误差指标盖住了这些致命错误。

算法能力 ≠ 场景适配能力。

AI 输出 ≠ 可采信的工程结论。 引入工具后很快发现,AI 结果只能当定性参考。压力容器爆破校核、汽车碰撞乘员保护、航空结构疲劳寿命 —— 这些安全认证工况没人敢直接用 AI 替代。每份结果还是要做网格无关性验证和试验对标,省的时间被验证环节吃回去。



工况标注完整、网格与求解器版本一致、参数空间覆盖均匀。任何一个维度不达标,外推能力就垮。

纯数据驱动的网络不 "知道" 物理定律。真正可靠的做法是把守恒律、本构关系、边界条件写进网络架构本身,比如散度为零的卷积核保证质量守恒。

冲压回弹的核心是硬化模型和摩擦边界,焊接变形的核心是热循环和相变塑性,电机优化的核心是铁损模型和退磁曲线。每个场景物理机制不同,一套通用网络 "通吃" 在工程上不成立。


在第22届中国CAE工程分析技术年会的现场,深耕工业软件领域三十多年的胡平教授,分享了他对行业现状的观察与判断。
“做工业软件这么多年,我一直在观察人工智能和仿真的结合。首先要认清一点,AI加仿真不存在一套万能通用的解法。”
他提到,当下不少团队在探索基于降阶模型和代理模型的快速仿真,产出了很多具备启发意义的技术尝试,值得行业学习。但工程仿真最核心的特质,是极强的场景依赖性。不同行业、不同工艺、不同装备,力学边界条件、材料本构关系、制造工艺约束千差万别,想用一套通用神经网络解决全部工业问题,现实中几乎行不通。
我们更看好面向行业的专用AI仿真路径,而不是追求大而全的通用方案。
走好专用化这条路,核心在于行业样本库的沉淀。AI仿真最终能达到什么样的泛化精度,很大程度取决于高质量、贴合真实工况的仿真样本规模和标注质量。缺少来自工程一线的批量样本,再精巧的网络架构,也很难还原真实制造中复杂多变的工况。
胡平教授特别提到,部分无网格类仿真工具和等几何分析(IGA)方法,可以跳过繁琐的网格划分流程,高效批量生成参数化仿真样本。无网格法(如SPH、物质点法)直接基于离散点计算,避免了网格畸变问题;等几何分析直接用CAD的NURBS基函数作为形函数,几何精确性更高,参数化扰动更方便。这两类方法恰好可以成为搭建行业样本库的重要基础设施,为AI训练提供数据底座。
同时他明确划定了边界:AI是辅助工具,不能脱离物理机理这个根本。
基于PINN和数据驱动代理模型的AI方法,擅长完成方案筛选、参数预评估、多目标优化初筛,帮助工程师快速排除大量不合理的设计方案,缩短迭代周期。但涉及安全认证、装备可靠性校核的核心工况,不能直接将AI输出作为最终判定依据。依托机理驱动的传统有限元/有限体积求解,依旧是工程验证与确认(V&V)流程中最可靠的压舱石。

一轮AI浪潮,给国产CAE带来了全新的想象空间。但行业更需要冷静区分美好愿景和实际落地。

AI能够加快方案迭代,减少网格调试、重复仿真这类机械性工作,把工程师解放出来,将精力投入机理研判、方案决策等核心工作。但它无法跳过客观的物理规律,现阶段不可能替代传统CAE完成关键安全校核。

工业场景高度碎片化,一招通吃并不现实。垂直行业专用化、高质量样本积累、机理与数据相融合,会是接下来一段时间内主流的落地路径。样本库建设不是单凭某一方就可以完成,需要学界、软件厂商、制造企业协同共建。

一方面持续打磨求解器数值稳定性、多物理场耦合精度、前后处理自动化等底层核心能力,守住仿真技术的根基;另一方面适度引入AI进行增强,在降阶求解、智能网格、参数优化等环节做增量突破。两条路线同步推进,不能指望单单依靠AI就实现工业软件的跨越式发展。
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技术的价值终究要落到研发车间里看得见的效率提升。抛开宣传话术里的秒级颠覆性等噱头,AI与CAE融合的真正方向,从来不是取代工程师,而是让仿真从业者可以把更多时间留给真正依靠经验去判断的工程问题。