CAE技术及其在汽车行业中的应用

《CAE技术及其在汽车行业中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、CAE技术及其在汽车行业中的应用宋新旺(金陵科技学院机电工程学院，江苏南京211169)摘要：汽车CAE技术对降低产品开发成本、缩短产品研发周期具有重要的意义，改变了汽车研发的传统模式，国外汽车CAE技术的应用已经十分成熟，几乎渗透到了汽车开发的各个环节。随着国内汽车自主研发能了的快速发展，汽车CAE技术作为整车开发中的核心技术之一，已经引起了主机厂足够的重视，掌握和利用好汽车CAE技术是缩短和赶超国外先进水平的关键。关键词：CAE技术应用领域汽车行业是一个告诉发展的行业，其竞争也日趋激烈，新产品推出的速度也越来越快，这也对CAE应用

2、提出了越来越多的要求。CAE技术为汽车行业的高速发展提供了有力的技术保障，为企业带来了巨大的经济效益。一、CAE技术简介1、CAE技术及CAE软件计算机辅助设计、计算机辅助制造技术已经在一些大中型企业里得到应用，并取得比较好的成绩。计算机辅助制造技术包括：1、CAD——计算机辅助没计2、CAM——计算机辅助制造3、CAE——计算机工程分析。以上三种计算机辅助制造技术并不完全是独立的制造辅助技术，他们通过各种软件进行交叉分析，力图实现设计与分析的一体化，以简化设计过程，从而提升产品的品质，改善产品的性能。例如，CAD软件重在制作二维和三

3、维的图形，以表现事物的主要特征。对于物体的内部特征，CAD软件往往用剖视图对模型进行剖视。但是这种表示方法并不能直观的体现复杂机构的内部构成，不利于机械的设计与进一步的改进。这时就要建立物体的三维模型，对物体图形直接进行CAE分析。此时，CAD/CAE技术就很好的解决了工程设计与计算相脱节的问题，对实现并进行工程设计提供了技术基础。在互相结合交叉发展的同时，CAD,CAM,CAE又分别在自己的领域进行突破性的发展。在这三者之中，CAE软件的主要功能是借助计算机，实现在产品生产以前对设计方案进行精确试验、分析和论证——即利用CAE技术进

4、行真实模拟。作为CAE技术的载体，CAE软件是结合计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学和现代计算技术，而形成的综合性、知识密集型信息产品。总之，CAE技术就是一个以收集数据进行工程分析、数据管理、试验、仿真和制造为基本，以三维实体建模为基础，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，并按性能要求进行设计和综合评价，从而以达到实现产品的设计优化为目的综合性软件。2、CAE技术相关理论汽车计算机工程分析涉及的理论主要包括以下方面（资料）：计算力学、振动上程与控制、计算数学、软件技术、强度理论、疲劳理论、塑性成形的理论、

5、柔体和多刚体动力学、计算机图形学等。CAE技术主要应用有限元法、仿真技术、优化设计：(1)有限元法：主要对象是汽车零部件及整体的结构分析，包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容，可缩短开发周期、降低开发费用和提高设计质量。下面以车架为例进行有限元法的说明：首先建立有限元模型，即建立车架的几何造型设计，几何模型建立后进行单元网格划分，进一步求解，进行前置处理。对进行过前置处理的初步车架模型进行简化处理，如翻边、倒角等；进行连接处理，如焊接，螺接等；进行单元质量控制，对于网格的形状，主要控制歪斜、翘曲、长宽比、单元最大内角、单元最

6、小内角、雅克比行列式值，这些质量控制因素直接影响计算的精度和收敛性。以上过程均以不同的CAE软件为基础，如MSC．Nastran求解器、CATIA、Hypermesh、ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等。(2)仿真技术：主要对象是分系统或系统，包括虚拟样机、流场计算和电磁场计算等内容，用以构造系统模型，进行进一步分析，进行仿真。首先进行可行性研究，收集整车参数，进行概念设计。主要参数有：行驶性、操纵稳定性、振动、噪声和舒适性、轮胎、悬挂的配备、NVH分析的ISO2631评价水平、车身的刚度、强度、寿命评价和车身自然频率、轿厢通

7、风、隔热、噪声、车身的空气动力学特性、发动机舱的气流和热交换、主动安全性（相应标准）和被动安全性（法规）水平等。注【7*】在原参数的基础上，改变修整一些参数，应用CAE技术对“原型车”和“开发车”系统进行仿真。(3)优化设计：主要对象是结构设计参数，进行产品设计，对于重要的零件进行重点分析，如交叉节结构的连接方法等。车身开发的产品设计主要是产生包括所有部件的设计图纸，例如：前围、地板、保险杠、顶盖、车门、发动机和行李仓盖板等分总成以及门框的A、B和C柱、边梁、副车架、车后部钣金、行李仓等的设计，这些都需要应用CAE进行分析。二、CAE

8、技术在汽车上的应用1、CAE技术在汽车业的发展及影响随着计算机技术和数值分析理论的发展，CAE技术的应用几乎贯穿了汽车设计的全过程，在现代汽车产品设计中扮演的角色着越来越重要。轿车产品开发一般分四个阶段——筹划阶段、概念