有限元分析及應用的經(jīng)典案例-CAE在汽車行業(yè)的應用（1）
CAE技術在汽車行業(yè)的應用從最初的線彈性部件分析到汽車結構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一下CAE技術應用于汽車行業(yè)的方向和領域。1、車架和車身的強度和剛度分析
車架和車身是汽車結構中最為復雜的受力部件，其強度和剛度分析對整個汽車的承載能力和抗變形能力至關重要。此外，基于強度和剛度分析的車架和車身結構優(yōu)化對整車的輕量化從而提高經(jīng)濟性和動力性也有很大作用。
圖1 強度分析
通過對齒輪齒根彎曲應力和齒面接觸應力的分析，優(yōu)化齒輪結構參數(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)動機零件的應力分析發(fā)動機零件在工作過程中受到氣缸內(nèi)氣體的高壓力和熱應力，通過有限元分析找出應力集中的危險部位加以改進則可以預防事故發(fā)生。
圖4 發(fā)動機零件分析
4、NVH分析噪音(Noise)、振動(Vibration)、平穩(wěn)(Harshness)三項標準，通俗稱為乘坐“舒適感”。
隨著收入水平的提高，消費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行NVH分析，主要包括動力系統(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頻率的模態(tài)分析，不同路面工況激勵下的汽車振型，還有風噪、發(fā)動機噪聲、輪胎噪聲等聲學研究，這些都離不開CAE仿真分析。
圖5 汽車NVH分析
5、機構運動分析機構運動分析就是根據(jù)原動件的已知運動規(guī)律，求該機構其他構件上某些點的位移、軌跡、速度和加速度，以及這些構件的角位移、角速度和角加速度。
通過對機構進行速度分析，了解從動件的速度變化規(guī)律能否滿足工作要求，了解機構的受力情況。
通過對機構進行加速度分析，確定各構件及構件上某些點的加速度，了解機構加速度的變化規(guī)律。
機構運動分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。
汽車安全性分為主動安全性和被動安全性。
主動安全性是指汽車能夠識別潛在的危險自動減速，或當突發(fā)的因素出現(xiàn)時，能夠在駕駛員的操縱下避免發(fā)生交通事故的性能。
被動安全性是指汽車發(fā)生不可避免的交通事故后，能夠?qū)噧?nèi)乘員或行人進行保護，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者雙方都高度關注的問題，政府相關部門也為此制定了一系列評價標準，所以在汽車結構的剛度和強度分析之后，還必須通過CAE工具進行碰撞仿真分析對汽車安全性加以驗證。在汽車安全性設計中需要執(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，通過分析結果來對汽車結構設計進行相應的優(yōu)化。
有限元科技依托深厚的CAE技術背景和工程經(jīng)驗，為客戶提供高水平的CAE工程咨詢服務，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分析咨詢項目，得到了客戶的高度認可。此外，有限元科技還對CAE軟件進行自主開發(fā)，為企業(yè)提供國外CAE軟件的購買代理、技術支持、應用培訓、二次開發(fā)等全套的技術服務。
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