汽車行業是一個告訴發展的行業，其競爭也日趨激烈，新產品推出的速度也越來越快，這也對CAE應用提出了越來越多的要求。CAE仿真技術為汽車行業的高速發展提供了有力的技術保障，為企業帶來了巨大的經濟效益。
　　
　　隨著計算機技術和數值分析理論的發展，CAE技術的應用幾乎貫穿了汽車設計的全過程，在現代汽車產品設計中扮演的角色著越來越重要。轎車產品開發一般分四個階段——籌劃階段、概念設計和可行性研究階段、產品設計和原型車確認階段、定型生產階段，CAE技術的應用在產品開發的后三個階段起著十分重要的作用。在傳統的產品開發、設計中，有很多問題在設計階段不能夠被精確地分析，所以在確認階段必然需要進行“設計→試制→試驗→修改→再試制→再試驗”的反復，浪費了大量資金和研發時間。然而，CAE技術是計算機技術和工程分析技術相結合形成的新興技術，計算機代替了很大一部分的人力資源，經濟效益是相當可觀的。
　　
CAE技術在汽車上的應用
　　
　　1、CAE技術在車輛中的應用
　　
　　現代汽車對結構設計提出了越來越高的要求，汽車結構分析已不滿足于結構線性彈性分析。這就對CAE分析提出了使用真實載荷與動態參數設計的要求。
　　
　　實際上汽車結構系統中大量存在非線性結構，例如發動機、駕駛室橡膠支承、懸掛大變形、零部件間連接的能量緩沖等。這就要求CAE更多地考慮非線性的影響。過去往往應用對比分析法（通過實際數與基數的對比來提示實際數與基數之間的差異，借以了解經濟活動的成績和問題的一種分析方法。）但是由于汽車零部件結構分析載荷的不定因素，大量零部件結構實際所受到的載荷到底是多大，往往很難明確給出，因此這種分析法不再適應越來越高的設計要求。汽車產品設計已進入有限壽命設計階段（汽車在設計的使用期內，整車和零部件完好，不產生疲勞破壞），達到使用期后，零部件多受到損傷，以求產品輕量化，達到節約材料和節省能源的目的。這也對CAE分析提出了使用真實載荷仿真的要求。汽車整車性能，如舒適性、行駛操縱穩定性分析也不僅僅滿足于結構剛性簡化，還要求考慮結構變形剛度影響，進行整車非線性系統分析，以達到用動態參數設計的目標。
　　
　　“現在CAE軟件應用于汽車上成熟的方面主要有：剛度和強度計算(應用于整車、大小總成和零部件分析以實現輕量化設計)、NVH分析(各種振動、噪音，包括摩擦噪音、風噪聲等)、機構運動學分析。而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動力學分析。”這些分析的精度也有了進一步的提高，已經投入了實際的使用，完全可以用于定性分析和改進設計，大大減少了這些費用高、周期長的試驗次數。國外大汽車公司經過幾十年時間的經驗積累，形成了實用的結構沒計數據庫、沒計改變記錄和設計規范(設計指導書)，日益廣泛應用的CAE技術，**地幫助和指導企業中的設計師進行汽車結構沒計、耐撞性沒計、耐疲勞以及輕量化沒計。
　　
　　2、應用在汽車上的CAE新技術：VPG技術
　　
　　VPG技術是汽車CAE技術領域中一個很有代表性的進展。
　　
　　(1)分析對象不再是分開的各個零部件，而是包括車身FEM模型、懸掛系（彈簧、減振器、動力控制臂）、轉向梯形、車輪輪胎等整車非線性系統模型。這樣，車身和懸掛系統與轉向系統間難以明確的作用力關系已包含在分析模型之內。
　　
　　(2)分析模型數據庫化。眾所周知，計算模型建模工作量是很大的。但是，除車身模型是車型分析時必須建立的模型，懸掛結構、轉向機構和輪胎是完全可以實現數據庫化的。這是因為，這些結構對轎車來說，結構形式基本可以歸納成幾種基本類型和數量有限的幾個參數來描述。用戶只需選擇結構類型，給出參數即可產生計算模型。當然用戶自行建立模型也是完全可以的。同時軟件數據庫可以增加用戶模型數據，隨著用戶應用面的增多，數據庫會更加豐富。當前懸掛數據庫保存有McPherson液壓減振器Strut、長短臂Short-long Arm、Hotchkiss漸變葉片彈簧(Leaf Spring)、Trailing Arm、五連桿5-link、四連桿Quadra Link和扭桿Twist Beam 等十種結構數據庫。另外，VPG還提供對Adams接口，導入兼容的Adams懸架模型。
　　
　　輪胎模型分為用于車身疲勞和壽命分析的輪胎模型；用于評價振動噪聲NVH研究中應用的輪胎模型和用于動力學分析的輪胎模型三種類性。疲勞分析輪胎模型，可以由內部函數構造產生、也可以從輪胎數據庫中直接選擇模型，許可用戶直接輸入試驗數據，可選擇SAE971100論文《用于車輛動力學分析及整車實時試驗的輪胎模型的**性》所述的模型。
　　
　　用于動力學分析的輪胎模型能反映三維自由和強迫振動，可適應高頻諧波和隨機激勵的自由振動和接觸振動模態。用戶可以根據分析目的選擇不同的輪胎模型，一般給出輪胎型號很快即可完成輪胎建模工作。
　　
　　(3)提供了**的路面載荷。
　　
　　VPG軟件提供了標準典型的路面模型，是通常整車試驗標準考核路面，例如：交替擺動路面(Alternate Roll)、槽形路(Pothole Tracks)、鵝卵石路(Cobblestone Tracks)、大扭曲路(Body Twist Lane)、波紋路(Ripple Tracks)、搓板路(Washboards)以及比利時石塊(Belgian Block)等。
　　
　　用戶可以輸入和保存自己的路面數據，也可以用任意三維數據構造特定的路面。VPG軟件當前提供了美國MGA汽車試驗場數字化數據庫，并且準備錄用中國海南汽車試驗場路面數據。
　　
　　(4)從分析內容方面講，VPG計算技術分析內容是多樣化的。
　　
　　一個分析模型可以進行疲勞壽命計算、振動噪聲分析計算、車輛碰撞歷程仿真、碰撞時乘員安全保護等多種結構非線性分析。同時還可以進行整車非線性運動學和動力學計算，用來進行整車舒適性、高速行駛性能和操縱穩定性研究；疲勞分析可以根據計算結果整理出疲勞曲線進行壽命預測；振動噪聲計算結果可以進行富利葉變換，進行NVH評價；碰撞仿真結果用于結構碰撞性能研究和依據FMVSS 法規對乘員的安全作出評價。

cae專區：http://articles.e-works.net.cn/cae/

solid edge專區：http://solidedge.e-works.net.cn/


資訊來源：http://articles.e-works.net.cn/cae/