汽車計(jì)算機(jī)輔助工程分析cae(已修改)
2025-03-01 13:23 本頁面
【正文】 第三篇 汽車計(jì)算機(jī)輔助工程分析 （ 汽車 CAE技術(shù)） ? CAE 是計(jì)算機(jī)輔助工程 (ComputerAided Engineering)的英文簡稱，隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)可以建立產(chǎn)品的數(shù)字樣機(jī)，并模擬產(chǎn)品及零件的工況， 對(duì)零件和產(chǎn)品進(jìn)行工程校驗(yàn)、有限元分析和計(jì)算機(jī)仿真 。 ? 在產(chǎn)品開發(fā)階段，企業(yè)應(yīng)用 CAE能有效地對(duì)零件和產(chǎn)品進(jìn)行仿真檢測(cè)，確定產(chǎn)品和零件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并極大降低產(chǎn)品開發(fā)成本。在產(chǎn)品維護(hù)檢修階段能分析產(chǎn)品故障原因，分析質(zhì)量因素等。 ? 有限元分析在 CAE中運(yùn)用最廣， 有限單元法的基本思想 是將物體（即連續(xù)的求解域）離散成有限個(gè)簡單單元的組合，用這些單元的集合來模擬或逼近原來的物體，從而將一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題。 ? 物體被離散后，通過對(duì)其中各個(gè)單元進(jìn)行單元分析，最終得到對(duì)整個(gè)物體的分析結(jié)構(gòu)。隨著單元數(shù)目的增加，解的近似程度將不斷增大和逼近真實(shí)情況。 汽車 CAE技術(shù)的發(fā)展 ? 現(xiàn)代汽車對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了越來越高的要求，汽車結(jié)構(gòu)分析已不滿足于結(jié)構(gòu)線性彈性分析。實(shí)際上汽車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中大量存在非線性結(jié)構(gòu)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室橡膠支承、懸掛大變形、零部件間連接的能量緩沖等。在產(chǎn)品要求精益設(shè)計(jì)的條件下，只應(yīng)用線性分析普遍感到不足。產(chǎn)品開發(fā)要求 CAE更多地考慮非線性影響。 ? 其次，汽車零部件結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)難點(diǎn)是分析載荷的不定因素 ，大量零部件結(jié)構(gòu)實(shí)際所受到的載荷到底是多大，往往很難明確給出。對(duì)此過去往往應(yīng)用對(duì)比分析法，但這越來越不適應(yīng)越來越高的設(shè)計(jì)要求 。 ? 第三，汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)已進(jìn)入有限壽命設(shè)計(jì)階段 ，這要求汽車在設(shè)計(jì)的使用期內(nèi)，整車和零部件完好，不產(chǎn)生疲勞破壞，而達(dá)到使用期后（例如轎車一般設(shè)計(jì)壽命為八年），零部件盡可能多地達(dá)到損傷，以求產(chǎn)品輕量化，節(jié)約材料和節(jié)省能源。這也對(duì) CAE分析提出了使用真實(shí)載荷的要求。 ? 汽車整車性能，如舒適性、行駛操縱穩(wěn)定性分析也不僅僅滿足于結(jié)構(gòu)剛性簡化，還要求考慮結(jié)構(gòu)變形剛度影響，進(jìn)行整車非線性系統(tǒng)分析，以達(dá)到動(dòng)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 ? CAE技術(shù)在飛速發(fā)展，非線性軟件功能有了很大的提高，計(jì)算機(jī)硬件也提供了足夠的支持，所以 CAE技術(shù)滿足上述汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)要求是可能的。美國工程技術(shù)合作公司（ ETA公司）推出的虛擬試驗(yàn)場(chǎng)技術(shù)（ VIRTUAL PROVING ROUND ，以下簡稱 VPG技術(shù)）即是針對(duì)上述要求發(fā)展的實(shí)用軟件。 汽車駕駛室開發(fā)過程中的 CAE應(yīng)用 CAE在汽車開發(fā)中的應(yīng)用與實(shí)施 ? CAE在汽車等機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)中應(yīng)用非常廣泛。如采用有限元法（ FEM）計(jì)算機(jī)械零件的應(yīng)力和變形進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析；采用多體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行汽車整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性的動(dòng)態(tài)仿真分析；采用有限元法進(jìn)行汽車碰撞分析 。 ? 采用有限元法和邊界方法（ BEM）分析汽車的噪聲等等。可以說，CAE在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中所發(fā)揮的作用已經(jīng)無法被取代。 CAE在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中的作用集中體現(xiàn)在三方面 : ? 1） CAE極大地縮短了產(chǎn)品的研制周期，在建模和分析過程中采用實(shí)體造型和參數(shù)化，模型和參數(shù)的修改都很方便，最終確定合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)所需時(shí)間得到大幅度的縮短。 ? 2）減少了開發(fā)費(fèi)用。相對(duì)于道路試驗(yàn)和室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)而言，利用 CAE分析汽車整車及零部件的各種性能所需要的費(fèi)用大幅減少。 ? 3）有利于通過優(yōu)化等手段開發(fā)出性能更為優(yōu)越的汽車整車和零部件。 ? 譬如通過優(yōu)化車架和車身的結(jié)構(gòu)參數(shù)減輕整車重量；通過優(yōu)化行走系和轉(zhuǎn)向系的參數(shù)提高整車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性等。 ? 當(dāng)然，從實(shí)際應(yīng)用的角度來說，汽車 CAE作用的發(fā)揮還依賴于兩個(gè)重要前提 : 其一是對(duì) CAE技術(shù)的熟練掌握 。 另一個(gè)是要提供最基本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)庫。 ? 這里所指的基本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是指像輪胎特性數(shù)據(jù)、道路特性數(shù)據(jù)、各種材料的力學(xué)特性等。所謂相關(guān)數(shù)據(jù)庫是指企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中不斷積累的、能夠提供結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)（包括價(jià)格、外協(xié)情況等）的數(shù)據(jù)。 CAE 對(duì)汽車
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1