汽車CAE分析全面介紹

提到CAE相信大家一定不陌生，但是涉及到汽車領域CAE有限元分析它的具體內容，工作流程，設計難點，可能知道的人就不多。這篇文章由啟飛汽車設計跟大家從汽車CAE概念、CAE分析流程、汽車CAE作用、汽車CAE強度分析內容這幾個方面來系統跟大家說說。

啟飛汽車CAE分析

（一）汽車CAE的基本概念

CAE（Computer Aided Engineering）從字面上講是計算機輔助工程，其概念很廣，但汽車CAE主要是指工程設計中的分析計算和分析仿真，其核心是基於現代計算力學的有限單元分析技術。針對特定類型的工程或汽車所開發的用於產品性能分析、預測和優化。

（二）汽車CAE分析流程

（1）前處理－用圖形軟體首先對汽車工程或汽車產品進行實體建模，進而建立有限元分析模型。

（2）有限元分析－對有限元模型進行單元分析、有限元系統組裝、有限元系統求解以及有限元結果生成。

（3）後處理－據汽車工程或汽車產品模型與設計要求，對有限元分析結果進行用戶所要求的加工、檢查，並以圖形方式提供給用戶，輔助用戶判定計算結果與設計方案的合理性。

隨著CAE軟體開發商對單元庫，材料庫和求解器的改造，擴充和完善，目前國際上先進的CAE軟體，已經可以對工程和產品進行如下的性能分析，預報及運行行為模擬：

靜力和擬靜力的線性與非線性分析——包括對各種單一和複雜組合結構的彈性，彈塑性，塑性，蠕變，膨脹，幾何大變形，大應變，疲勞，斷裂，損傷，以及多體彈塑性接觸在內的變形與應力應變分析。

線性與非線性動力分析——包括交變荷載，爆炸衝擊荷載，隨機地震荷載以及各種運動荷載作用下的動力時程分析，振動模態分析，諧波響應分析，隨機振動分析，屈曲與穩定性分析等。

（三）汽車CAE作用

啟飛汽車CAE分析內容

汽車cae的作用是非常多的，啟飛汽車設計從一下7個方面給大家總結：

（1）增加設計功能，藉助計算機分析計算，確保產品設計的合理性，減少設計成本；

（2）縮短設計和分析的循環周期；

（3）CAE分析起到的「虛擬樣機」作用在很大程度上替代了傳統設計中資源消耗極大的「物理樣機驗證設計」過程，虛擬樣機作用能預測產品在整個生命周期內的可靠性；

（4）採用優化設計，找出產品設計最佳方案，降低材料的消耗或成本；

（5）在產品製造或工程施工前預先發現潛在的問題；

（6）模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經費；

（7）進行機械事故分析，查找事故原因。

其最大優點是可以在產品設計初期， 即圖紙設計階段，通過建立基本的計算機分析模型，對所設計的產品進行強度、壽命及特性預測，從而指導產品設計，使產品設計指標得到保證，有效地提高設計產品的可靠性， 縮短設計周期。如汽車產品採用傳統的經驗設計—試驗校核的方法，則由於結構的複雜性，在設計過程中往往無法知道局部及總體強度等是否滿足設計要求， 只能靠一輪又一輪的設計試驗來改進，需要很長的設計周期及很高的設計試製費用，已很難適應市場的需求。而採用CAE技術，在汽車概念設計的同時，進行靜態、動態分析，隨著設計圖紙的一步步完善，汽車結構的有限元模型也進一步細化，使分析計算的結果更趨於準確。這樣，在最終圖紙完備後， 就能使整車的強度、壽命指標得到控制，大大地減少了樣車的製作和試驗時間。CAE技術不但對汽車整車或車身等大型結構的宏觀控制發揮作用，對於解決汽車局部強度問題也很有效。

在設計階段引入CAE可以及早發現錯誤，儘快修正錯誤的目標。圖2-2表示了採用CAE技術與不採用CAE技術的設計、製造流程對比情況。

設計、製造流程對比

（四）汽車CAE強度分析內容

汽車結構強度是保證汽車安全性、可靠性的重要指標。因此汽車結構強度分析也是CAE技術在汽車工程中應用最廣泛的方面。汽車結構強度分析一般都是應用有限元法對汽車的結構進行數值計算。由於汽車是一個非常複雜的結構。大多數的分析計算都是針對汽車的某些重要的部件或總成（例如車架、懸架、傳動系等）。進行分析的內容主要包括靜力分析、特徵值分析以及瞬態動力分析。

通過靜力分析可以得到結構的應力、位移分布情況。通過這些分布情況可以判斷結構在工作載荷作用下是否安全、可靠、結構的哪些部位會產生應力集中、哪些部位強度不夠。以便對結構進行改進設計。

通過特徵值分析可以求得結構的固有頻率以及相應的振型。根據固有頻率和陣型，可以幫助設計人員分析、查找引起結構振動的原因、並進而通過改進結構、避免發生共振。

通過瞬態動力分析可以計算汽車結構在動載荷作用下的應力、位移等物理量的影響情況。例如汽車在以一定速度通過顛簸不平的道路時的應力、位移；汽車在受到衝擊載荷作用時的應力、位移以及這些量隨時間和載荷變化的情況。

啟飛汽車CAE分析內容

啟飛汽車CAE分析內容

（五）福利

謝謝您的耐心閱讀，我相信您一定也有很大的收穫。為感謝大家對啟飛汽車設計支持，