nx_成功用户_cae在产品开发中的应用

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1、明威科技CAE在产品开发中的应用李保国北汽福田汽车工程院计算分析所102206[摘要]利用Ideas的CAE功能，能方便的实现快速修改CAE模型、其它前处理软件和Nastran等求解器的联接，在产品设计的各个阶段进行仿真分析，实现由传统的经验设计向现在的精确设计转变，从而达到缩短产品开发周期、提高产品性能、降低开发费用的目的。[关键词]Ideas、有限元、设计1前言现代汽车开发是一个综合与分析的互逆过程。综合与分析在汽车产品开发的不同阶段，发挥不同的作用，从概念设计到详细设计的开发流程，实际是一个从系统综合到系统分析的流程。在开发阶段初期，有充分的设计自由度，但有关设计的参数、数据则较少，

2、我们关注的是产品的整体性能，例如：平顺性、操纵稳定性等，利用Nasran软件，我们能够在设计初期结合试验数据、客户意见反馈设定好整车设计性能指标（设计目标）；在详细结构设计阶段，根据整车性能指标，逐级分解到车身、底盘等各个子系统、零部件上，最终体现在结构的各个设计参数上。2汽车结构设计过程现在国内产品设计更加整合已有资源、优化配置，更加强度产品的整体性能，比如平顺性、操纵稳定性，高端的在整车NVH方面有更高的要求。无论是商用车还是乘用车，车身设计一直是现代整车设计的核心技术，有限元在车身设计发挥的作用远超过其他方面，下文结合IDEASCAE、Nastran软件介绍有限元在车身设计的各个阶段

3、发挥的不同作用。2.1整车性能设计汽车的平顺性主要是指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响，是现代高速汽车的主要性能之一。研究对象主要是整车悬架系统、前后轴荷、整车惯性质量等，利用IDEASCAE人性化的前处理界面和Nastran丰富的单元库，能在概念设计阶段快速、准确的建立多自由度整车和动力系统模型，进行模态、瞬态响应、随机响应分析，对整车系统的平顺性、人体的响应做出评估；结合试验、先期客户反馈意见、专业人士主观评价，设立设计目标，指导后继结构设计。利用Nastran提供的SOL200求解序列，可以以悬架系统的刚度、阻尼为设计变量，根据国家标准化组织的要求对各个频段

4、频率进行加权优化，设计出平顺性最佳的前后悬架刚度、阻尼系数。有限元模型、部分计算结果见下图。明威科技Tel:0431-85176127www.mingwei.cnEmail：info@mingwei.cn明威科技图1整车5自由度模型图2整车模态分布2.2车身结构设计2.2.1车身截面、接头设计接头（Joint）和梁（Beams）是决定整车刚度和全局模态的主要因素，它们控制着整车低频的Boom和振动（Shake）；截面特性（SectionProperty）决定了梁的特性。因此，通过对截面形状、厚度以及结构特性的分析，在汽车概念设计阶段，初步估计和评价标杆样车的主要承载结构的抗弯、抗扭模量、截

5、面面积，对整车的部件的设计和结构改进有着重要的指导意义。IDEASCAE提供了丰富的截面库，同时，允许用户建立任意形状的梁截面，根据下式计算梁的截面属性：图3Ideas中梁截面计算公式明威科技Tel:0431-85176127www.mingwei.cnEmail：info@mingwei.cn明威科技图4Ideas中梁截面计算图5Ideas中梁截面计算2.2.2车架、车身模态分析车身设计应满足车身刚度和强度设计要求。刚度不足，将会引起车身的门窗、发动机舱口等发生变形，导致玻璃破碎、车门卡死等现象；同时，低刚度必然伴随低的固有频率，易发生结构共振和噪声，影响人的乘坐舒适性。利用Nastra

6、nSOL103进行结构、声腔模态求解，可以在设计初期识别系统整体、局部模态频率、振型；结合整车设计要求，对不同频率、各个子系统之间的相互作用做出评估，从而采取合适的设计策略合理的分布车身系统的频率；同时根据计算结果，对于影响室内噪声的部位，在考虑成本、安装条件、设计目标的选取合适的阻尼材料，达到最优的减振、降噪目的。现代车身用骨架构件加薄钢板互相连接，形成承载结构的“网络”，它们之间互相依存。车身设计十分强调承载结构的合理性，不论受静力还是受变化的力，车体本身各部分都要和谐地变形，没有特别薄弱的环节。利用模态分析，可以帮助设计工程师确定车身薄弱环节，在最少的设计循环下，找到合理的改进措施。

7、明威科技Tel:0431-85176127www.mingwei.cnEmail：info@mingwei.cn明威科技利用UGS的IDEASCAE软件，可以模拟焊点联接，它提供通用的两种模拟方法CWELD和ACM2，并且焊点的生成与网格无关，能够轻松的实现设计更改而不必重新做焊点。其有限元模型的装配管理模式，可以方便的实现三维CAD数据和CAE有限元模型的关联，当三维模型几何、定位发生改变时，只要点取有限元装配更新，不