虛擬仿真涉及到大量的數學和力學問題。因此，傳統的CAE軟件被稱為“只有博士才能用好的軟件"，作為“陽春白雪"的技術，長期得不到普及應用。如何能夠讓擁有豐富設計經驗和制造業專業背景的工程師將CAE軟件應用到產品研發設計過程當中，實現普及應用，是一個十分重要的問題。

同樣的產品模型，應用同樣的CAE軟件，但不同的分析工程師，由于知識和經驗的差異，分析出來的結果差異會很大。因此，企業如何建立自己的虛擬仿真規范和知識庫，實現對虛擬仿真知識的捕捉和重用，如何將經驗豐富的分析專家的仿真知識和仿真流程傳承給新入門的分析工程師，是企業真正應用好CAE技術的關鍵。

對產品進行虛擬仿真涉及到十分復雜的流程，而應用單元的CAE產品，需要手工管理仿真流程，導致虛擬仿真的效率不高。如何實現虛擬仿真流程的自動化，創建完整的仿真流程模板，并且能夠根據各個學科仿真的需求動態調整網格模型，對于提升虛擬仿真的效率和質量非常關鍵。

如何將虛擬仿真與實際的物理試驗結合起來，提高虛擬仿真結果的置信度，從而真正減少物理樣機和物理試驗的數量，在提高產品性能的同時，降低產品研發成本，提高產品研發的成功率和研發效率。

各個領域的虛擬仿真結果得出了局部的性能仿真和改進建議，但單元的CAE產品無法實現產品整體性能提升，只能解決局部優化問題，無法解決全局優化問題。

在虛擬仿真的過程中，生成了海量的、不同類型的仿真文檔和數據，對應不同的分析結果。如何有效管理仿真文檔，如何建立分析文檔與產品模型的對應關系，是CAE技術深化應用必須解決的問題

在解決一些復雜的仿真問題過程中，設計到多物理場耦合分析的問題，如流固耦合問題，這對于單純提供某個領域仿真技術的CAE廠商而言，是一個巨大挑戰。

在制造企業傳統的產品研發流程當中，虛擬仿真技術還不在主流程之中，虛擬仿真技術人員往往屬于一個專門的部門。如何在企業中將虛擬仿真技術真正融入產品研發流程當中，調整企業研發部門的組織架構和研發組織體系，使仿真分析工程師與設計、工藝和制造工程師協同工作，實現從事多個學科虛擬仿真的工程師之間的協作，真正實現仿真驅動設計，是一個巨大的挑戰。另外，如何在上下游企業之間進行虛擬仿真的協同，則更是一個難題。

虛擬仿真軟件只能完成仿真計算，卻不能解決優化問題，應用虛擬仿真軟件是一個試錯過程。因此，虛擬仿真技術如何與優化技術有效結合，是一個重要挑戰。

目前，多核CPU、GPU、刀片工作站等硬件技術發展迅速，充分利用多核CPU、HPC、并行計算等新興技術，來提高虛擬仿真的效率，是一個重要的問題。