【导语】

软件作为工程师的“数字实验室”，能够帮助工程师在虚拟环境中模拟产品的功能性能，使产品设计的功能和性能所见即所得，以发现和改进问题，更好地反馈优化产品设计。

全球CAE市场长期被国际巨头占据，然而近年中国CAE市场正以 近18%的年复合增长率 快速扩张，远高于全球约9%的平均增速。

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01 市场格局

从全球范围看，CAE市场被Ansys、西门子和达索系统等几家国际巨头牢牢把控，这些企业通过持续并购形成了完整的解决方案体系。

在国内市场，这些国际巨头同样占据主要份额，但国产CAE厂商正在迅速崛起。

根据IDC报告，2021年中国制造业CAE软件总市场份额达32.1亿元人民币，年复合增长率为14.6%，保持稳定增长。其中，本土厂商已达到约15%的市场占有率，且这一比例仍在持续提升。

02 国际主流CAE软件解析

多物理场仿真王者ANSYS

ANSYS作为行业标杆，融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体，是一款大型通用有限元分析软件。

在航空航天领域，ANSYS的Fluent模块是流体仿真的领导者。一家风电公司使用ANSYS CFD优化叶片形状，最终使风能转化效率提高了8%。

ANSYS提供全面的多物理场耦合解决方案，但其学习曲线中等，价格相对较高。

非线性仿真专家Abaqus

Abaqus以其强大的非线性有限元分析能力而闻名。它广泛应用于汽车碰撞分析、航空材料疲劳测试等领域。

在接触问题处理方面，Abaqus要求用户具备扎实的力学理论基础，需手动设置复杂参数。例如，定义接触面时需精确控制摩擦系数和网格密度。

某轮胎企业通过Abaqus优化胎面花纹，使抓地力提升了15%。Abaqus学习成本较高，但提供详尽的官方文档，并开放免费学习版（限1000节点模型）。

多物理场耦合利器COMSOL

COMSOL Multiphysics专注于真正的多物理场耦合仿真。某高校研究团队利用COMSOL模拟压电材料的力-电耦合效应，成功开发出新型传感器。

它的核心优势在于能够轻松为模型增添并耦合各种所需的物理现象，构建出精确的仿真模型。

COMSOL的特色在于其App开发器，仿真专家可以基于自己的模型创建简单易用的定制化仿真App。

开源CFD代表OpenFOAM

OpenFOAM是目前最知名的开源CFD软件工具，全称为“开源场运算与处理”。

它的优势在于开源免费和高度可定制性，拥有庞大的开源社区和论坛支持。OpenFOAM主要通过命令行操作，学习曲线非常陡峭，需要较强的编程能力。

OpenFOAM适合学术研究和需要高度定制化的流体分析场景。

专用CFD工具STAR-CCM+

STAR-CCM+是西门子旗下的一款流体仿真软件，以其自动网格生成和多物理场分析能力著称。

一项针对燃气轮机燃烧室的CFD研究发现，STAR-CCM+和ANSYS Fluent在湍流燃烧建模能力上各有特点，主要在燃烧模型结构、数值收敛速度等方面存在差异。

STAR-CCM+界面友好，提供一系列预定义模板和工具，学习曲线中等，在航空航天和汽车领域应用广泛。

主流国际CAE软件核心特点与适用领域对比

软件名称	核心特点	主要适用领域	学习难度
ANSYS	多物理场耦合全面、生态系统完整	通用机械、航空航天、汽车、能源设备	中高
Abaqus	非线性分析能力强、材料库丰富	汽车碰撞、航空材料、土木工程	高COMSOL
COMSOL	多物理场耦合灵活、GUI易用	微流控芯片、新能源电池热管理、电子	中高
OpenFOAM	开源免费、可高度定制	学术研究、定制化流体分析	非常陡峭
STAR-CCM+	自动网格生成、多物理场分析	航空航天、汽车、设计优化	中等
MSC Nastran	线性分析精确、航空航天背景	航空航天、大型结构分析	中等

03 国产CAE软件崛起

国产CAE软件正从“技术可用”迈向“全面替代”的新阶段。以下是对三家代表性国产CAE厂商的对比分析：

国产CAE软件三强对比

对比维度	云道智造	鱼海ParaCS	十沣科技
核心产品	伏图®(Simdroid)多物理场PaaS平台+Simapps工业仿真 APP 商店	ParaCS 云仿真平台（结构 + 流体双核心）	三维一体产品体系：通用软件+行业专用软件+AI-CAE平台TF-AIDEA
技术特色	AI智能体、GPU加速(20倍效率提升)、仿真PaaS平台	1.云边端一体化计算架构，并行技术深度优化； 2. 可视化 + 思维导图设计，贴合国人操作习惯； 3. 超大规模仿真效率翻倍，无需本地高性能硬件	1. 自主研发求解器，核心算法对标国际；AI与CAE深度融合，秒级预测+快速设计； 2. 适配国产 CPU/GPU，支持超大规模模型；  3.多物理场耦合成熟度国内领先
优势领域	电子散热、LNG 储罐设计、氢燃料电池、轨道交通、电力装备（标品化 + 定制化结合）	中小企业通用仿真、教育科研实训、中大型工程虚拟试验	航空航天、船舶海洋工程、新能源、高端装备制造（9 大细分领域）
市场定位	普惠仿真的「生态构建者」，覆盖大中小全规模企业及科研机构	性价比优先的「云端仿真服务商」，聚焦中小企业和教育市场	高端制造领域的「国产替代标杆」，瞄准国际巨头份额
突出成就	1. 电子散热模块实现规模化自主替代，成为首个CAE标品化产品； 2. 获中国商飞、上海电气等重量级客户采购； 3. 国家级专精特新[小巨人]企业，C+轮融资超7亿元	1. 并行计算技术突破，超大规模仿真效率行业领先；  2.[软件+计算资源+培训]一站式服务模式获市场认可	1. 2024 年AI-CAE 竞赛击败国际巨头，获头部企业合作； 2. 服务近300家企业客户，含多家行业链主企业； 3. 4年完成B轮融资，全国15家产业化基地
生态建设	1. 牵头组建国家级创新中心，联合产学研用政金媒； 2. 签约超20家合作伙伴，推出EDA-CAE一体化方案； 3. 高校合作覆盖清华、北航等顶尖学府，搭建教育生态	提供人才培训服务，构建[软件-资源-人才]闭环	1. 与龙头企业联合开发行业定制软件； 2. 布局区域产业化基地，深化本地化服务

云道智造的发展尤其值得关注。其电子散热仿真工具Simdroid-EC融合了AI技术与GPU加速，AI代理模型可将仿真计算速度提升千倍。

“过去工程师用传统软件算一个芯片散热模型，可能要等一整夜；现在我们的新工具，喝杯咖啡的工夫就能出结果。”云道智造副总裁段志伟这样描述他们的效率突破。

04 未来趋势

CAE软件的未来正朝着智能化、协同化和云化方向发展。随着人工智能技术的融入，未来的仿真软件将更加智能化，能够自动优化模型参数，甚至提出改进建议。

云化是未来工业软件市场的最大变量。云端CAE与订阅制商业模式大大降低了仿真的门槛，更易于发展早期用户。

数字孪生技术的广泛应用是另一个重要趋势。通过将仿真模型与实际设备连接，工程师可以实时监控产品性能，预测维护需求，大幅提高产品可靠性和运营效率。

05 软件选择与配置指南

面对众多CAE软件，工程师该如何选择？这里有几点实用建议：

评估团队技能：考虑团队现有的软件技能和培训资源。例如，Abaqus要求较强的力学理论和Python脚本能力，而COMSOL则需要理解物理方程。

考虑分析需求：如果主要进行流体分析，专业CFD软件如Fluent或STAR-CCM+可能是更好选择；如果需要进行复杂的多物理场耦合，COMSOL或ANSYS可能更合适。

硬件配置参考：

入门级(5000-8000元)：适合小规模模型，CPU可选AMD Ryzen 5 5600X，内存16GB

专业级(2万-5万元)：适合大涡模拟、显式动力学分析，CPU可选Intel Xeon W-2245，内存64GB ECC，显卡NVIDIA RTX A4000

高性能集群：适合多场耦合瞬态分析，需多节点配置，1TB以上内存

选择合适的CAE软件，就像是挑选称手的工具，既要锋利耐用，也要适合工程师自己的“手感”。你是否已经尝试过国产CAE软件？在使用国际主流软件时，又遇到过哪些国产软件能够解决的痛点？ 欢迎在评论区分享你的“仿真故事”。