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CATIACAE在车身开发中的应用

左军锋

（东风汽车公司技术中心武汉430056）

【摘要】论述了基于CATIAAnalysis在汽车研发过程中的功能和应用，通过与CATIAV5软件的高度集成，

实现产品设计CAD/CAE一体化，达到产品性能的真实模拟的目的。

关键词：汽车研发；设计CAE；设计优化；

1传统CAE的困境

传统的CAE工具主要在开发周期的末期，被为数较少的人使用，工程设计与CAE分析脱

节，导致工程设计人员无法知道产品质量性能如何，CAE分析人员脱离工程环境，提不出有

效的改善措施，这样大大的限制了CAE在设计过程中的作用。

?时效性差：传统CAE工具主要在开发周期的末期，此时周边环境固化程度高，改善

空间小；

?网格耗时：传统CAE在分析前，网格处理耗时占据分析总时间的一半以上；

?数据传递丢失：传统CAE分析软件与工程设计软件数据传递时需要更低版本数据的

进行转化，此过程会丢失数据信息，影响分析精度；

?非参数化：传统CAE不具备参数化的可能，工程软件设计端的参数化无法继承，变

相增加了网格处理的工作量；

?集成性差：传统CAE无法无缝与PLM对接；

2CATIAAnalysis特点：

设计CAE允许使用CATIA工程师利用分析技术的功能来进行评估和改善他们的设计，同

时也给工程师们提供了创建复杂有限元模型的技术，并且保持了用CATIA创建的主设计的几

何关联性，因此避免了浪费时间和几何模型转换过程中的易于产生的错误。

2.1友好的使用环境

设计工程师能够使用自己熟悉的CATIA用户界面来对他们主要的模型在CATIA里面直接

进行分析。由于没有几何形状的传递和转换，数据完整得到了保证。从简单的零部件到复杂

的装配体，CATIAAnalysis创成式功能可以快速的进行设

计-分析的循环迭代。由于CATIAAnalysis利用了CATIAV5

的基础知识工程的构架，可以很容易地基于产品的性能特

征和分析结果进行优化设计。其无法抗拒的易用性使得

CATIAAnalysis特别适合设计工程师来考察自己设计的尺

寸的准确性和快速评估产品的真实性能。

CATIAAnalysis给设计工程师提供了一个直观的能满

足不同需求的用户界面，其用户界面是CATIA里的自然延伸，因此对CATIA用户来说就很容

易用。CATIA用户们可以在数字样机（DMU）环境中快速的预览设计特征来获得他们设计的

真实的机械性能。CATIAV5工具和环境以及CATIA和其他合作伙伴的解决方案都是可以共

用的。

东风技术中心车身部Tel:027E‐mail:zuojf@

2.2快速的设计-分析循环

CATIAAnalysis作为CATIA的一部分，分析的定义是零部件和装配体设计定义的延伸，

是直接定义在CATIA几何上面的。因此，可以很简单和

方便的来进行分析以便帮助设计部件的尺寸和比较不同

设计的性能。设计变更的影响能够通过快速自动的更新

来进行评估。设计工程师在用CATIAAnalysis时自然地

将分析作为他们设计过程的一部分，使得他们可以更好

地了解自己的设计以及改善所设计产品的性能，以便在

产品设计的初期提高设计的品质。

2.3多学科协同设计

CATIAAnalysis支持并行功能，允许用户紧密的工作和避免返工。由于设计工程师和

分析工程师使用的同一环境，他们可以进行协同，避免不必要的数据转换、返工和调整。对

于设计工程的日常例行的可以标准化的分析工作，CATIAAnalysis的分析环境使得方法开

发者可以创建自动化分析模板。

2.4基于知识工程优化

CATIAAnalysis活用了CATIA基于知识工程的构架，通过利用和部件设计相关的知识

工程的定义，可以与设计方便的进行优化。结合分析特征的再利用和机遇知识工程的规则和

检查的应用，可以确保遵循了企业内部的最佳实践。通过使用了知识工程模板把标准分析过

程自动化以后，极大的提高了设计-分析过程的效率。

3应用举例

?案例1：装饰件卡爪断裂（质量问题改善）

工况说明：实际装车过程中，少量出现安装卡抓断裂

原因分析：卡爪结构存在应力集中，在安装过程中因装配精度导致部分车型装配应力大，

导致安装过程中出现卡爪断裂

CAE分析：材料属性如下

MaterialPoissonModulusDensityStrength

ASA0.382234MPa1.05g/mm346MPa

当装配应力达到110N，应力达到材料强度上限，通过改善卡爪加强结构，根部圆角以

及过渡区域，达到材料强度上限时