《CAE在汽车工业中的应用.docVIP

CAE在汽车工业中的应用 ? 一.CAE在汽车工业中的重要性 ???汽车行业是一个高速发展的行业，其竞争也日趋激烈，在这种情况下，新产品推出的速度也越来越快，这也对行业的CAE应用提出了越来越高的要求。CAE技术为汽车行业的高速发展提供了具有中心价值地位的技术保障，可以为企业带来巨大的技术经济效益。 ??? 如果说CAD是在帮助工程师创造更丰富、更优美、更实用的几何实体设计，那么CAE则在产品设计的质量、寿命、性能和成本等方面发挥着更加重要的作用。 ???1．CAE技术的应用，可以在样品、样车之前，模拟零部件甚至整车的性能和工作状况，避免传统上的设计——试制——测试——改进设计——再试制的重复过程，减少了人力、物力和财力上的消耗而减低开发费用，使汽车产品的大多数问题都可以在设计阶段通过仿真得到解决，从而提高了设计质量和效率，大幅度降低了开发时间和费用； ???2．CAE技术的应用，改变了传统设计中的依靠经验进行定性分析、缺少定量数据的设计方法，使产品减重、性能优化成为可能；同时，采用CAE计算能在短时间内尝试和比较更多的设计方案，因而有可能获得较佳甚至最优的设计而提高开发质量；还能找到问题的真正原因，为设计工程师提供修改方向，减少修改时的盲目性，缩短开发周期； ??3．CAE技术的应用，也使得以往设计中的一些经验性的知识可以以量化的形式出现，同时，灵活、方便、快捷的特点使CAE技术能为设计工程师提供大量的仿真试验数据和技术参数（而其中一些数据根本无法或很难通过试验获得），增加企业的经验积累，提升企业的设计能力； ???4．CAE技术的应用，使设计工程师在产品设计阶段对汽车的结构和性能做出预先评估，因而大大降低了新产品开发的风险；同时，CAE技术可以替代大部分试验。统计结果表明，应用 CAE 技术后，新车开发期的费用占开发成本的比例从80%～90%下降到 8%～12%。例如：美国福特汽车公司2000年应用CAE后，其新车型开发周期从36个月降低到12～18个月；开发后期设计修改率减少50%；原型车制造和试验成本减少50%；投资收益提高50%。 笼统地讲，汽车的每一个部件都可以做CAE分析，但主要包括以下3大关键部分： 1、整车 该部分的CAE通常要做运动学、动力学仿真，以模拟如车辆行驶的平顺性、舒适性和可通过性。这需要建立整车的虚拟样机，以确定整车参数。通常要确定的主要整车参数有：行驶性、操纵稳定性、振动、噪声和舒适性；轮胎、悬架的配备；车身的动静刚度、强度、寿命评价和车身固有频率；驾驶室通风、隔热、噪声；车身外流场特性、发动机舱的气流和热交换；主动安全性与被动安全性水平等。 2、大总成或者大的子系统 汽车通常划分为4大系统：车身、底盘、发动机、电子电器系统。整车分析确定的参数，分解到各个总成后，需要对各总成进行CAE分析，以确定这些参数可以在各总成实现。 3、零部件和小总成 这部分主要是对零部件（子总成）做CAE分析，如车门、车门密封条、发动机缸体、悬架、面板、曲轴活塞、进排气系统、轮胎、轮毂等，以确定它们的力学特性是否符合总体设计要求，或者优化以进一步改进初始设计。 二.CAE在汽车工业中的应用领域 ???汽车设计和汽车制造是汽车工业中的两个重要组成部分，是一个有机整体，是一个系统的工程；汽车设计是前提和基础，汽车制造将设计完成的汽车转化为实物，制造能力很大程度上决定了汽车设计的方式、水平。如果没有优秀的汽车设计，即使拥有再好的汽车制造能力，也没办法生产出高质量的汽车；反之，无论设计多么优秀的汽车，如果没有与之匹配的制造工艺，能力，那也只能是一堆没有用的数据而已。 ???同样地，汽车工业中的CAE技术应该包含两大类：汽车设计CAE技术和汽车制造CAE技术，两者是组成一个有机系统，相互促进，缺一不可。 1.结构、疲劳分析 ???结构、疲劳分析主要包含整车，各子系统，各零部件的模态、刚度、强度、疲劳分析。例如：白车身、副车架、后桥、吊挂支撑、安全带支架等零部件的模态、刚度、强度。 ???主要分析软件有：nastran、abaqus、fatigue等。 2.碰撞分析???? ???碰撞方面的分析主要包含：正碰、侧碰、后碰、40%偏置碰和行人保护等。???主要分析软件有：ls-dyna、pam-crash、VPG等。 3.多刚体、噪声振动舒适性(NVH)分析 ???NVH是指影响汽车乘坐和使用环境等重要因数的振动噪声性能； ???多刚体方面的分析主要包含：动力学及运动学分析。例如：整车的操纵稳定性、平顺性，玻璃升降器、雨刮等系统。 ??主要分析软件有：adams等。 4.热、流体分析 ???汽车的热分析主要有：发动机燃烧、排气管道、刹车制动等热分析和车内空调热管理等。 ???汽车的流体动力学分析主要有：空气对汽车的阻