汽車cae分析概述

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1、汽車公司建立高性能的計算機輔助工程分析系統(tǒng)，其專業(yè)CAE隊伍與產(chǎn)品開發(fā)同步地廣泛開展CAE應(yīng)用，在指導(dǎo)設(shè)計、提高質(zhì)量、降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期上發(fā)揮著日益顯著的作用。CAE應(yīng)用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強度（應(yīng)用于整車、大小總成與零部件分析，以實現(xiàn)輕量化設(shè)計）、NVH分析（各種振動、噪聲，包括摩擦噪聲、風(fēng)噪聲等）、機構(gòu)運動分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動力學(xué)分析的精度有進一步提高，已投入實際使用，完全可以用于定性分析和改進設(shè)計，大大減少了這些費用高、周期長的

2、試驗次數(shù)；虛擬試車場整車分析正在著手研究，此外還有焊裝模擬分析、噴涂模擬分析等。一、剛度和強度分析??有限元法在機械結(jié)構(gòu)強度和剛度分析方面因具有較高的計算精度而到普遍采用，特別是在材料應(yīng)力-應(yīng)變的線性范圍內(nèi)更是如此。另外，當(dāng)考慮機械應(yīng)力與熱應(yīng)力的偶合時，像ANSYS、NASTRAN等大型軟件都提供了極為方便的分析手段。（1）車架和車身的強度和剛度分析：車架和車身是汽車中結(jié)構(gòu)和受力都較復(fù)雜的部件，對于全承載式的客車車身更是如此。車架和車身有限元分析的目的在于提高其承載能力和抗變形能力、減輕其自身重量并節(jié)省材料

3、。另外，就整個汽車而言，當(dāng)車架和車身重量減輕后，整車重量也隨之降低，從而改善整車的動力性和經(jīng)濟性等性能。（2）齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力分析：齒輪是汽車發(fā)動機和傳動系中普遍采用的傳動零件。通過對齒輪齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的分析，優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高齒輪的承載載力和使用壽命。（3）發(fā)動機零件的應(yīng)力分析：以發(fā)動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內(nèi)高壓氣體的作用，還會產(chǎn)生復(fù)雜的熱應(yīng)力。缸蓋開裂事件時有發(fā)生。如果僅采用在開裂處局部加強的辦法加以改進，無法從根本上解決問題。有限元法提供了解決這一問題的根本途徑

4、。二、NVH分析??近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強，對汽車提出了更高要求。為此，國際汽車界制定NVH標(biāo)準(zhǔn)，即噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(wěn)(Harshness)三項標(biāo)準(zhǔn)，通俗稱為乘坐轎車的“舒適感”。　對NVH標(biāo)準(zhǔn)的一項試驗表明，用顧客較喜歡的轎車作試驗，在用水泥鋪得較平坦的公路上，轎車以時速40公里的速度行駛，如將歐洲產(chǎn)轎車的NVH以100%作標(biāo)準(zhǔn)，日本轎車則為75%，韓國轎車為50%。歐洲轎車懸架技術(shù)較高，所以乘坐舒適，日本轎車設(shè)計時將人體工程學(xué)考慮在內(nèi)，對提高乘坐舒適感有很大幫助

5、。三、機構(gòu)運動分析??機構(gòu)運動分析就是根據(jù)原動件的已知運動規(guī)律，求該機構(gòu)其他構(gòu)件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。通過對機構(gòu)進行位移或軌跡的分析，可以確定某機構(gòu)件在運動時所需得空間，判斷當(dāng)機構(gòu)運動時各構(gòu)件之間是否會互相干涉，確定機構(gòu)中從動件的行程，考察構(gòu)件上某一點能否實現(xiàn)預(yù)定的位置或軌跡要求。通過對機構(gòu)進行速度分析，可以了解從動件的速度變化規(guī)律能否滿足工作要求，了解機構(gòu)的受力情況。通過對機構(gòu)進行加速度分析，可以確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某些點的加速度，了解機構(gòu)加速度的變化規(guī)

6、律。機構(gòu)運動分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。??四、車輛碰撞模擬分析??汽車作為現(xiàn)代化交通工具，在給人們的生活帶來便利與樂趣的同時，也因其引起的交通事故給人類的生命和財產(chǎn)帶來極大的威脅和傷害。因此，汽車的安全性是汽車廠商、消費者、政府部門高度關(guān)注的問題。汽車的安全性可劃分為主動安全性和被動安全性。主動安全性是指汽車能夠識別潛在的危險自動減速，或當(dāng)突發(fā)的因素出現(xiàn)時，能夠在駕駛員的操縱下避免發(fā)生交通事故的性能；被動安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠?qū)噧?nèi)乘員或行人進行保護，以免發(fā)生傷害或使傷害降

7、低到最小程度。交通事故原因的統(tǒng)計分析表明，以預(yù)防事故發(fā)生的主動安全性只能避免5％的事故，因此提高汽車被動安全性日趨重要。五、金屬板沖壓成型模擬分析??由于沖壓成型材料利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，故這一工藝方法在汽車生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)過程中，無論是沖壓工序的制定、工藝參數(shù)的選取，還是沖壓模具的設(shè)計、制造，都要經(jīng)過多次修改才能確定。這種反復(fù)的調(diào)試過程造成企業(yè)人力、物力和財力的大量消耗，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期難以保證。??沖壓成型過程數(shù)值模擬技術(shù)的出現(xiàn)為改變這種傳統(tǒng)模式提供了強

8、有力的工具。通過對沖壓過程模擬分析得到最佳模具結(jié)構(gòu)和工藝條件，并能通過對板材沖壓過程數(shù)值模擬，在計算機上觀察到模具結(jié)構(gòu)、沖壓工藝條件（如壓邊力、沖壓方向、摩擦潤滑等）和材料性能參數(shù)（如皺曲、破裂）的影響，還可以提供最佳鈑料形狀、合理的壓料面形狀、最佳沖壓方向、以及分析卸載和切邊后的回彈量，并補償模具尺寸以得到尺寸和形狀精度良好的沖壓件。該技術(shù)使試模時間大大縮短，從而減少制模成本。六、疲勞分析??傳統(tǒng)的疲勞技術(shù)由許