CAE在汽车设计制造中的应用

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1、CAE在汽车设计制造中的应用摘要本文介绍了CAE的概念、发展及其研究内容，说明了在设计前期引入CAE技术对于减少设计错误、缩短设计周期、提高产品设计质量的重要意义，并从汽车结构强度分析、车身覆盖件成形过程的计算机仿真、汽车碰撞安全性分析、汽车结构优化设计几个方面讲述了CAE技术在汽车产品设计制造中的应用。关键词：CAE，汽车设计制造，汽车动力学，仿真1.1CAE在国外的发展当今国际上FEA方法和软件发展呈现出以下一些趋势特征：（1）从单纯的结构力学计算发展到求解许多物理场问题：从板、壳和实体等连续体固体力学分析，发

2、展到流体力学、温度场、电传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最近又发展到求解几个交叉学科的问题(所谓“流固耦合”的问题)；（2）由求解线性工程问题进展到分析非线性问题；（3）增强可视化的前置建模和后置数据处理功能；（4）与CAD软件的无缝集成。都开发了和著名的CAD软件(例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、IDEAS、Bentley和AutoCAD等)的接口。同时CAD综合型CAE工具的分析功能正逐渐加强；（5）改进CAE方法中的优化技术：引入各种优化技术，优化参数评价。具

3、备智能的网格划分器，以解决模型在形状参数变化剧烈时出现的网格奇化问题；非线性收敛的智能控制技术对非线性优化问题是不可或缺的。CAE软件对工程和产品的分析模拟能力，主要取决于单元库和材料库的丰富和完善程度，单元库所包含的单元类型越多，材料所包括的材料特性种类越全，其CAE软件对工程或产品的分析、仿真能力就越强。而CAE软件的计算效率和计算结果的精度，则主要决定于解法库，先进高效的求解算法可能对计算效率造成几倍、几十倍甚至几百倍的提高。近几年来国际上先进的软件在单元库、材料库、前后处理，特别是用户界面和数据管理技术等方

4、面都有了巨大发展，已经可以对工程和产品进行静力和拟静力的线性和非线性分析；线性与非线性动力分析；稳态与瞬态热分析；静态和交变态的电磁场和电流分析；流体计算；声场与波的传播计算等。.前后处理是近十多年发展最快的CAE软件成分，它们是CAE软件满足用户要求，使通用软件专业化、属地化，并实现与CAD、CAM、CAPP、PDM等软件无缝集成的关键性软件成份。1.2CAE在国内的发展CAE在中国汽车行业的应用起步于20世纪80年代中期，历经十几年的缓慢发展，到90年代后期开始加速，目前已经进入飞速发展期。中外合资的汽车以及零

5、部件生产企业的CAE应用水平普遍比较低，因为这些合资企业的产品设计权在国外，他们的CAE应用一般停留在工艺更改后的验证层次，谈不上汽车关键部件的CAE应用。随着外国汽车以及零部件公司逐步在中国建立研发中心，其CAE的应用水平也会逐步提高。国有汽车企业的CAE应用开始较早，但是发展缓慢，CAE人才流失比较多，有的单位CAE仿真技术应用20几年来还停留在基本分析阶段。民营或者国内股份企业因为没有现成的产品可以生产，开始是仿造，现在有的企业已经拥有自己的设计能力，且CAE在关键部件的应用水平还较高。国内一些自主品牌自主（

6、半自主）开发的车型，对CAE分析的需求和依赖性较强，部件、子系统、整车运动与安全都在进行CAE分析。有的企业借助一些曾经在国外大汽车公司工作的“海归”带回的经验，并结合本企业CAE应用的经验，开始在着手建立自己的CAE应用规范和仿真流程。总体来讲，中国的轿车企业CAE应用水平相对高，卡车次之，客车企业属于起步阶段。如何解决应用难题：就汽车行业来说，国内汽车厂家所用到的CAE软件跟国外汽车厂家所用的基本一样，那么，国内汽车厂家普遍应用水平不高的原因在哪里呢？首先是企业领导对CAE的功能还没有能够充分认识。虽然现在汽车

7、企业领导层普遍认识到CAE的作用，但是对CAE应用的难度没有充分估计。不少企业认为买回来CAE软件就可以发挥立竿见影的作用，但事实上如果没有经验丰富的CAE人员，很难立刻见到成效；再就是CAE人员的培养问题，CAE分析专家既需要比较深厚的理论基础，也要具有相应行业的工程应用经验，CAE分析人员的培养周期相对较长；还有就是汽车企业通常缺乏自己的CAE分析标准或者规范。要解决好汽车行业CAE应用的上述问题，首先，汽车行业相关厂商的领导层要充分认识CAE的作用和难度，特别是后者。软件可以随时购买，但是使用CAE软件的人才

8、是企业从头培养还是从相关行业引进？如果是自己培养，那就要有长期见效的心理准备，而且要肯花钱培训CAE人员。当然如果企业想尽快见到成效，可以引进经验丰富的CAE人才，采取引进与自己培养相结合，这是一个较好的途径。有了CAE人员，企业还要努力建立自己的CAE分析标准。目前，我国汽车CAE应用中的最大问题就在于我们的企业没有自己的标准或者标准不完善，从而会导致这样