汽车工业cae解决方案 - 赛迪网 信息产业风向标

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1、汽车工业CAE解决方案摘要：本文介绍了CAE在汽车工业中的重要作用和地位，同时对汽车研究设计的具体内容和相关CAE软件的对应关系进行了具体分析。针对目前几种典型的应用需求，本文给出了曙光相应的解决方案，并列举了之前的一些成功案例供参考。关键词：CAE、汽车、高性能计算1.CAE简介CAE（ComputerAidedEngineering）即计算机辅助工程，广义的CAE应该包括计算机辅助于工程和产品研发的所有方面，但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算分析；进而扩充到对未来

2、产品的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陷，改进和优化设计方案，证实未来工程和产品的可用性与可靠性；并对工程的施工过程和产品的加工、成型过程进行模拟仿真，优化工艺流程，提高工程或产品的质量和生产效率。CAE起源于20世纪50年代中期。实用的CAE软件诞生于20世纪70年代初期。从1970年到1985年的15年间，是CAE软件的功能和算法的扩充和完善期，到了20世纪80年代中期，国际上逐步形成了数十个商品化的通用和专用的CAE软件。CAE是工程科学家进行科学和技术研究的三大手段之一，可以帮助科学家

3、揭示用物质实验手段尚不能揭示或很难揭示的科学奥秘和科学规律；同时也是支持工程师进行创新设计的最重要的工具和手段，其应用领域越来越大，已广泛应用于航空航天、汽车、土木、机械、材料分析等诸多领域，成为结构性能分析与仿真的一种非常有效的手段，也是现代设计方法中的一个重要领域。2.汽车工业与CAE7汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平，它不仅是带动面最广泛的工业，而且是高新技术的最大载体，一般航空、航天领域的高精尖技术只有通过汽车工业才能转化为规模产业，所以汽车工业是或曾是几乎所有发达国家的支柱产业。作为制造业的

4、中坚，汽车工业一直是CAE应用的先锋。CAE技术的应用，有效地推动了汽车制造业的前进；汽车业的需求也极大地带动了CAE。多年来，汽车业的选型趋向一直是CAE技术发展的晴雨表，也是业内人士关注的焦点。在汽车产品的研发过程中，CAE已经成为设计链中必须的条件，没有CAE分析的设计就不能进入下一个技术流程。新产品开涉及到的疲劳、寿命、振动、噪声等强度和刚度问题，可成熟地在设计阶段解决，这样就可以大幅度提高设计质量，缩短产品开发周期，节省大量开发费用。1.1.汽车工业CAE应用分类CAE分析贯穿了汽车开发的全过程，

5、小到螺栓预紧力分析，大到整车碰撞模拟和整车NVH（噪声、振动和声振粗糙度）分析，CAE分析都发挥了无可替代的优势和作用。CAE分析范围覆盖了结构、流体力学、多体动力学、被动安全、工艺、整机合整车性能等方方面面。概括起来，目前汽车开发过程中的CAE分析主要包括：1.结构强度、刚度和模态分析及结构优化设计。汽车结构有限元分析的应用体现于：一是在汽车设计中对所有的结构件、主要机械零部件的刚度、强度和稳定性进行分析；二是在汽车的计算机辅助设计和优化设计中，用有限元法作为结构分析的工具；三是在汽车结构分析中普遍采用有

6、限元法来进行各构件的模态分析，同时在计算机屏幕上直观形象地再现各构件的振动模态，进一步计算出各构件的动态响应，较真实地描绘出动态过程，为结构的动态设计了提供方便。2.噪声、振动与不平顺性(NVH)分析。有限元法除了广泛应用于汽车结构分析外，还可应用于车身内的声学设计，通过车身内声模态与整机模态的耦合，评价乘员感受的噪声，并进行噪声控制。3.疲劳寿命与可靠性分析。汽车产品设计已进入有限寿命设计阶段，要求汽车在设计的使用期内整车和零部件完好，不产生疲劳破坏；而达到使用期后，零部件尽可能多地达到损伤。以求产品轻量

7、化，节约材料和节省能源。4.碰撞与安全性分析。汽车模拟碰撞分析的目的就是为了提高汽车被动安全性能。对于汽车被动安全性能的要求，一是在碰撞时，车身结构、驾驶系统、座位等能吸收较高能量，缓和冲击；二是发生事故时，确保车内乘员生存空间、安全气囊、座椅安全带等对乘员的保护功能，以保证乘员安全并在碰撞后容易进行车外救助和脱险。71.气动或流场分析。随着计算机技术的飞速发展，应用计算流体力学(CFD)方法来预测汽车车身外部流场已成为可能。CFD在汽车领域中的绝大部分应用都集中于进行汽车外流场的数值模拟。在内燃机的设计和

8、开发中，CFD已经被作为一种重要而有效的工具加以利用。2.汽车的可操纵性分析。车辆的可操纵性分析是指利用整车多体动力学模型，在驾驶人员采用不同驾驶方法的情况下，对车辆的侧倾稳定性进行仿真研究，还可以预测车辆在各种极限条件下的性能。3.整车性能的分析评价与预测。从整体的角度对汽车的各种性能进行分析和预测，包括汽车的空气动力学特性、声学特性、振动特性、操纵稳定性、乘坐舒适性、碰撞安全性等。1.1.汽车工业常用CAE软