汽車cae分析概述

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隊伍與產品開發(fā)同步地廣泛開展CAE應用，在指導設計、提高質量、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應用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強度（應用于整車、大小總成與零部件分析，以實現輕量化設計）、NVH分析（各種振動、噪聲，包括摩擦噪聲、風噪聲等）、機構運動分析等；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分析的精度有進一步提高，已投入

2、實際使用，完全可以用于定性分析和改進設計，大大減少了這些費用高、周期長的試驗次數；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構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，特別是在材料應力應變的線性范圍內更是如此。另外，當考慮機械應力與熱應力的偶合時，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

3、構和受力都較復雜的部件，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。另外，就整個汽車而言，當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濟性等性能。（2）齒輪的彎曲應力和接觸應力分析：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力和齒面接觸應力的分析，優(yōu)化齒輪結構參數，提高齒輪的承載載力和使用壽命。（3）發(fā)動機零件的應力分

4、析：以發(fā)動機的缸蓋為例，其工作工程中不僅受到氣缸內高壓氣體的作用，還會產生復雜的熱應力。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。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標準，即噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(wěn)(Harshness)三項標準，通俗稱為乘坐轎車的“舒適感”。對NVH標準

5、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，如將歐洲產轎車的NVH以100%作標準，日本轎車則為75%，韓國轎車為50%。歐洲轎車懸架技術較高，所以乘坐舒適，日本轎車設計時將人體工程學考慮在內，對提高乘坐舒適感有很大幫助。三、機構運動分析加載，預測壽命和反饋優(yōu)化。這可把試驗時間壓縮到原來的十分之一、百分之一，大大降低了開發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。根據疲勞理論，疲勞破壞主要由循環(huán)載荷引

6、起。從理論上說，如果汽車的輸入載荷相同，那么所引起的疲勞破壞也應該一樣。因此，可以在試車場上按一定的比例混合各種路面及各種事件（如開門、關門、剎車等），重現這一載荷輸入。這一載荷重現通?？赡茉谳^短的時間里完成，因此，可以達到試驗加速的目的。七、空氣動力學分析汽車空氣動力學主要是應用流體力學的知識，研究汽車行駛時，即與空氣產生相對運動時，汽車周圍的空氣流動情況和空氣對汽車的作用力（稱為空氣動力），以及汽車的各種外部形狀對空氣流動和空氣動力

7、的影響。此外，空氣對汽車的作用還表現在汽車發(fā)動機的冷卻、車廂里的通風換氣、車身外表面的清潔、氣流噪聲、車身表面覆蓋件的振動、甚至刮水器的性能等方面的影響。為了減少空氣阻力系數，現代轎車的外形一般用園滑流暢的曲線去消隱車身上的轉折線。前圍與側圍、前圍、側圍與發(fā)動機罩，后圍與側圍等地方均采用園滑過渡，發(fā)動機罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，后冀子板向后收縮，擋風玻璃采用大曲面玻璃，且與車頂園滑過渡，前風窗與水平面的夾角一般在25度－33度之間

8、，側窗與車身相平，前后燈具、門手把嵌入車體內，車身表面盡量光潔平滑，車底用平整的蓋板蓋住，降低整車高度等等，這些措施有助于減少空氣阻力系數。八、虛擬試車場整車分析CAE技術的飛速發(fā)展、軟硬件功能的大幅度提高使得整車系統(tǒng)仿真已經成為可能。美國工程技術合作公司（ETA）在ANSYSLSDYAN軟件平臺上二次開發(fā)推出的虛擬試驗場技術（virtualprovinggroundVPG）就是一個對整車系統(tǒng)性能全面仿真實用軟件的代表。VPG技術是汽車

9、CAE技術領域中一個很有代表性的進展。VPG是在NASYSLSDYAN軟件平臺上二次開發(fā)推出的，以整車系統(tǒng)為分析對象，考慮系統(tǒng)各類非線性，以標準路面和車速為負荷，對整車系統(tǒng)同時進行結構疲勞、權頻率振動噪聲分析和數據處理、以及碰撞歷程仿真，達到在產品設計前期即可得到樣車道路實驗結果的“整車性能預測”效果的計算機仿真技術。九、焊裝模擬分析機器人在車身焊裝工位上的大量應用提高了車身的焊接質量，縮短了生產加工時間。但如何能夠快速而準確地完成全部