有限元分析及應(yīng)用的經(jīng)典案例-CAE在汽車行業(yè)的應(yīng)用（1）
CAE技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用從最初的線彈性部件分析到汽車結(jié)構(gòu)中大量的非線性問題分析，到現(xiàn)在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，CAE分析幾乎涵蓋了汽車性能的所有方面。今天有限元科技來為大家盤點(diǎn)一下CAE技術(shù)應(yīng)用于汽車行業(yè)的方向和領(lǐng)域。1、車架和車身的強(qiáng)度和剛度分析
車架和車身是汽車結(jié)構(gòu)中最為復(fù)雜的受力部件，其強(qiáng)度和剛度分析對(duì)整個(gè)汽車的承載能力和抗變形能力至關(guān)重要。此外，基于強(qiáng)度和剛度分析的車架和車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)整車的輕量化從而提高經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性也有很大作用。
圖1 強(qiáng)度分析
通過對(duì)齒輪齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的分析，優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高齒輪的承載載力和使用壽命。
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圖3 齒輪的分析
3、發(fā)動(dòng)機(jī)零件的應(yīng)力分析發(fā)動(dòng)機(jī)零件在工作過程中受到氣缸內(nèi)氣體的高壓力和熱應(yīng)力，通過有限元分析找出應(yīng)力集中的危險(xiǎn)部位加以改進(jìn)則可以預(yù)防事故發(fā)生。
圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)零件分析
4、NVH分析噪音(Noise)、振動(dòng)(Vibration)、平穩(wěn)(Harshness)三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，通俗稱為乘坐“舒適感”。
隨著收入水平的提高，消費(fèi)者越來越看重汽車產(chǎn)品的舒適性即NVH性能，因此汽車開發(fā)中也必不可少的要進(jìn)行NVH分析，主要包括動(dòng)力系統(tǒng)NVH、車身NVH、底盤NVH三大部分。而汽車NVH分析則涉及到汽車在各級(jí)頻率的模態(tài)分析，不同路面工況激勵(lì)下的汽車振型，還有風(fēng)噪、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、輪胎噪聲等聲學(xué)研究，這些都離不開CAE仿真分析。
圖5 汽車NVH分析
5、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析就是根據(jù)原動(dòng)件的已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求該機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度。
通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，了解從動(dòng)件的速度變化規(guī)律能否滿足工作要求，了解機(jī)構(gòu)的受力情況。
通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析，確定各構(gòu)件及構(gòu)件上某些點(diǎn)的加速度，了解機(jī)構(gòu)加速度的變化規(guī)律。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。
汽車安全性分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性。
主動(dòng)安全性是指汽車能夠識(shí)別潛在的危險(xiǎn)自動(dòng)減速，或當(dāng)突發(fā)的因素出現(xiàn)時(shí)，能夠在駕駛員的操縱下避免發(fā)生交通事故的性能。
被動(dòng)安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠?qū)噧?nèi)乘員或行人進(jìn)行保護(hù)，以免發(fā)生傷害或使傷害降低到最小程度。
作為最常用的交通工具，汽車的安全性能是汽車廠商和消費(fèi)者雙方都高度關(guān)注的問題，政府相關(guān)部門也為此制定了一系列評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以在汽車結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分析之后，還必須通過CAE工具進(jìn)行碰撞仿真分析對(duì)汽車安全性加以驗(yàn)證。在汽車安全性設(shè)計(jì)中需要執(zhí)行包括不同的碰撞方向、不同的碰撞速度、不同的重量、不同的假人及坐姿等碰撞分析，通過分析結(jié)果來對(duì)汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。
有限元科技依托深厚的CAE技術(shù)背景和工程經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供高水平的CAE工程咨詢服務(wù)，包括有限元分析、CFD與熱分析、成型分析、優(yōu)化分析和電磁分析等，已經(jīng)為航天、汽車、機(jī)械、電子、新能源、醫(yī)療等行業(yè)的400多家企業(yè)成功完成了大量的CAE分析咨詢項(xiàng)目，得到了客戶的高度認(rèn)可。此外，有限元科技還對(duì)CAE軟件進(jìn)行自主開發(fā)，為企業(yè)提供國外CAE軟件的購買代理、技術(shù)支持、應(yīng)用培訓(xùn)、二次開發(fā)等全套的技術(shù)服務(wù)。
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