一、起源于上个世纪50年代中期。

   Besseling、Melosh、Jones等人证明里科学家证明了有限元法是基于变分原理的里兹（Ritz）法的另一种形式，从而使得里兹分析的所有理论基础都适应于有限元法，确认了有限元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。以此为理论指导，有弹性力学的平面问题扩展到空间问题，板壳问题，有静力平衡问题扩展到稳定性问题，动力学问题和波动问题。有限元分析技术逐渐由传统的分析和校核扩展到优化设计，并与CAD和CAM密切结合，形成了现状CAE技术框架。

二、实用的CAE软件诞生于上个世纪70年代初期。

  有限元技术的发展经过60多年的发展已趋于成熟被普遍接受。并开发了相应的有限元分析软件。在功能、性能、使用上达到了比较高的水平。
功能上：前处理可以直接调用CAD几何模型，进行网格自动划分，施加边界条件，定义材料特性，设置不同的计算情况，对特殊问题实现用户子程序的调研等。求解器，带有合适不同问题的求解算法（线性方程组，非线性方程组，特征值等），后处理可以给出所需要的可视化技术结果（等值线，等值面，云图，动画等）。

  性能上：可完成线性与非线性问题，静力与动力问题，多材料，各类边界条件，类给出问题的求解。

三、从上个世纪70年到85年的15年，是CAE软件功能和算法的扩充和完善期，80年代中期，逐步形式了商品化的通用和专用软件。到上个世纪80年代后期国际上知名的CAE软件有：NASTRAN、ANSYS、ABAQUS、MARC、ASKA、AYNA等。
 

  阶段1：1960—1970年，有限元的理论处于发展阶段，分析的对象主要是航空航天设备结构的强度，刚度及模态试验分析的问题，由于计算机硬件条件，CAE处于探索时期。3打巨头：MSC、ANSYS、SDRC。
 

  阶段2：1970-1980年，CAE蓬勃发展时期。出了3大巨头外，新的CAE公司发展起来，包括MARC：重点非线性结构和热力学。MDI公司的ADAMS：机械系统仿真。HKS公司的ABAQUS重点结构非线性分析。CSAR公司的NASTRAN重点为结构，流固耦合，热机噪声分析。AAC公司的COMET重点为噪声级结构噪声优化。ADINA公司重点为结构流体及流固耦合的有限元分析。这个时期的软件特点为：软件主要集中在计算的精度，速度和硬件平台的匹配，计算机内存的有效利用及磁盘空间的利用。
 

  阶段3：上世纪90年代是CAE成熟壮大时期。CAD经过30年的发展，线框CAD-曲面CAD-参数化CAD-变量化技术。CAD软件本身发展CAD功能增加CAE前处理，或者并购方式加强本身CAD软件的功能。这个时期CAE与CAD紧密结合，同时扩展CAE本身的功能表现如下：

（1）在磁盘工作原理工作性能结构确定的条件下，通过CAE技术给出产品的最大效能。

（2）在产品工作原理不变的前提下，借助CAE计算分析指导产品结构中某学部分进行修改，以其得到更加优良的性能。

（3）对新开发的产品进行仿真分析，验证预期的功能，及时发现设计中的缺陷，使新产品更加有效可靠。
 

  近15年CAE的发展，扩充了功能、性能、用户界面、前后处理能力、对数据管理和图形部分进行了改造。

  软件主要包括前后处理器和分析计算模块三部分。前处理模块提高实体建模及网格划分工具，以便用户构造有限元模型。分析计算模块包括结构分析、流体动力分析、电磁分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物质介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。后处理模块可将计算结果以彩色等直线等图形方式显示出来，也可以将结果以图表，图线形式显示和输出。
 

前处理：

1、三维实体建模与参数化建模

2、构件的布尔运动

3、有限元自动剖分与节点自动编号

4、节点参数自动生成

5、载荷与材料数据输入与公式化导入，节点载荷自动生成

6、有限元模型信息自动生成

通用前处理软件：Hypemesh、Ansa、patran、tsv-pre

专业前处理软件：ICEM-CFD GAMBIT

专用前处理软件：这类软件是求解器厂商，专门为自己的求解器开发的前处理工具，套高软件的集成性。如Abaqus Ansys

有限分析：

1、有限单元库

2、材料及相关算法库

3、约束处理算法

4、静力、动力、振动、线性与非线性解法库及相应的有限元系统组装模块库

5、单元内物理场计算等

有限元分析子系统：

1、线性静力分析子系统

2、动力机高速碰撞分析子系统

3、震动模态分析子系统

4、非线性分析子系统

5、多体耦合与接触分析子系统

6、热分析与热-力耦合分析子系统

  CAE软件的计算分析与模拟仿真能力，主要决定于单元库和材料库的丰富和完善程度，单元库包含的单元类型越多，材料库包括的材料特性种类越全，对工程和产品的分析与仿真能力就越强。CAE软件计算效率和结果的精度，主要决定于解法库。如果包含了不同类型的高性能求解算法，它就会对不同类的不同规模的问题以较快的速度和进度给出计算结果。

后处理：

1、有限元分析结果的数据平滑

2、各种物理量加工与显示

3、根据设计要求对工程/产品按照工程规范进行数据检验

4、优化设计

5、配筋设计与绘制设计图

  前后处理是伴随信息技术发展最快的CAE软件成分，他们是CAE软件满足用户需求，是通用软件专业化、属地化、实现与CAD CAM CAPP PDM等软件无缝集成的关键成分。

数据管理系统与数据库

四、CAE软件功能

1、静力合拟静力的线性与非线性分析

2、线性与非线性动力分析

3、稳态与瞬态热分析

4、电磁场和电流分析

5、流体计算

6、声场与波的传播计算

7、结果优化

8、多学科优化