CAE技术在汽车设计中的应用探析.pdf
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1、DCWTechnology Application技术应用129数字通信世界2023.09本文按照理论联系实际的思路,对CAE技术的定义、作用及步骤进行了简要介绍,重点论述了该技术在汽车设计中的具体运用方法,最后对该技术应用于汽车设计上的重要价值进行了分析。1 CAE技术概述1.1 CAE技术的定义CAE是一种计算机辅助技术,可细分为工程信息化辅助设计技术和制造业信息化辅助设计技术。CAE技术的研究主要集中在分析、计算、模拟等方面,其核心是以现代计算力学为基础的有限元分析技术。1.2 CAE技术的应用范围目前,在常用的CAE软件中,ANSYS软件可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题
2、。LS-DYNA软件可用于解决高速碰撞、爆炸和金属成型问题,MARC软件主要用于进行静力分析,随机震动分析失效和破坏分析等。FloEFD是一款通用流体传热分析软件,可完全嵌入到NX、Solid Edge、Creo、Catia等主流三维设计软件中。Moldflow仿真软件主要用于塑料产品的注塑成型仿真。AutoForm仿真软件主要用于钣金件的成型仿真分析。一些设计软件本身也带有CAE分析模块,如CATIA软件的创成式有限元分析功能(Generative Structure Analysis)可以对结构件进行强度分析、随机震动分析及冲击震动分析。SolidWorks软件中的motion和simul
3、ation功能插件也可以对零件进行运动仿真和强度校核、传热分析。1.3 CAE分析的步骤(1)前处理。对设计好的3D模型进行网格划分、材料设定、约束条件设定及节点的载荷设置。前处理是一个很关键的过程,网格越精细,设置的约束条件越接近实际状态,得到的结果会越接近实际值。(2)求解。设计软件根据用户输入的信息以及软件的模型解析方法进行运算,不同的软件求解方法各有差异。求解速度则和计算机的运算能力成正比,在设置条件及软件相同的情况下,计算机运算能力越强,则其计算时间越短。(3)后处理。根据软件的解析报告,结合产品设计要求及实际经验判断产品是否满足要求,给出改善和优化建议1。同样,CAE的计算结果也需
4、要以形象的图形输出,如生成位移图,表示应力、温度、压力分布的等值线图,表示应力、温度、压力分布的彩色明暗作者简介:黄智达(1988-),男,汉族,福建泉州人,中级工程师,本科,主要研究方向为机械工程。CAE技术在汽车设计中的应用探析黄智达(佛吉亚歌乐电子(厦门)有限公司,福建 厦门 361000)摘要:随着计算机辅助工程(CAE)技术的进步,汽车设计与CAE的联系越来越紧密。针对CAE技术在汽车设计中的应用开展研究,具有重要的理论和实践意义。文章以此作为研究主题,在介绍CAE技术原理的基础上,对该技术的具体应用场景进行了分析,最后提出了其在汽车设计中具有的重要价值。关键词:CAE技术;结构优化
5、;应用分析doi:10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.09.043中图分类号:U 462,TP 399 文献标志码:A 文章编码:1672-7274(2023)09-0129-03Application of CAE Technology in Automotive DesignHUANG Zhida(Faurecia Gele Electronics(Xiamen)Co.,Ltd.,Xiamen 361000,China)Abstract:With the advancement of computer-aided engineering(CAE)technology
6、,the connection between automotive design and CAE is becoming increasingly close.Conducting research on the application of CAE technology in automotive design has important theoretical and practical significance.This article takes this as the research topic.Based on the introduction of the principle
7、s of CAE technology,it analyzes the specific application scenarios of this technology,and finally proposes its important value in automotive design.Key words:CAE technology;structural optimization;application analysisDIGITCW技术 应用Technology Application130DIGITCW2023.09图,或者随机械载荷和温度载荷变化生成表示位移、应力、温度、压力等
8、分布情况的动态显示图。2 CAE技术在汽车设计中的具体应用2.1 汽车结构强度分析汽车的结构强度是保证汽车安全性和可靠性的重要指标,所以在汽车工程领域,结构强度的计算非常常见。进行汽车结构强度分析通常采用有限元方法。由于汽车的结构非常复杂,因此大部分的分析计算都集中在对汽车的某些重要部件或总成(如车架、悬架、传动系等)的计算中。分析的内容包括静力分析、特征值分析、动态分析等。结构的应力、位移分布可由静力分析得出。根据结构的应力分布,可以判定结构在工作负荷下的安全可靠性,结构的哪些部位会出现应力集中,哪些部位的强度不足,从而为改善结构设计提供依据。通过特征值分析可以求得结构的固有频率以及相应的振
9、型。利用动态分析方法,可以得到车辆在动态荷载下的应力、位移等物理参数的变化。例如,当车辆在崎岖不平的路面上以某一速度行驶时,其应力和位移在碰撞荷载作用下的具体数值以及数值的变化情况,都可以通过动态分析方法获得2。2.2 实际应用分析某汽车安全盖体积为50 mm50 mm60 mm,材质为ADC12,材料密度为2.7 g/cm3,最大形变强度为170 MPa,平均壁厚为3 mm,质量为68 g。该零件的工作状态由底部的4颗螺丝决定,车辆顶部有一面在距离顶部35 mm处能承受的最大作用力为100 N,且最大应力小于1/2的屈服强度,最大形变位移小于0.1 mm。产品紧固后一阶共振频率大于1 000
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