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CAE技术在汽车设计中的运用

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摘要:我国汽车工业进一步发展大大加强了汽车的自主研发能力,但是传统的汽车设计方法已经无法使消费者的需求得以满足,在这样的情况下传统的汽车设计方法逐渐被CAE技术所代替。在汽车设计中应用CAE技术对传统的整车开发模式进行了改变,而且将产品的研发周期大大缩短,同时将产品的开发成本大大降低,所以其作用是不可代替的。因此本文主要是对汽车设计中CAE技术的运用进行了具体的研究与分析。

关键词:CAE技术;汽车设计;实际运用;发展趋势

社会经济的发展提高了居民的生活水平和质量,消费者逐渐用更高的标准要求汽车的舒适性。目前在整车开发中的关键技术主要是CAE技术,其在汽车零部件结构设计中的作用是不可代替的[1]。工程和制造业的各个方面都是CAE技术中包括的内容,其主要是将产品的可靠性和性能等利用计算机技术来分析,同时可以仿真模拟产品的失效形式和运动模式,将产品的设计问题找出来。所以具体研究汽车设计中CAE技术的运用具有重要的现实意义。

1在汽车设计中应用CAE技术的重要性

目前在汽车产品的设计中普遍的应用CAE技术,在整体振动及疲劳、零部件结构的强度和整车操作的稳定性等各个汽车设计和制造的程序中都体现出CAE技术的运用。通过运用CAE技术可以将产品的设计质量和性能大大提升,所以在汽车产品开发中CAE技术的作用越来越重要,以下具体说明了汽车设计中CAE技术的重要性:(1)将研发成本降低:在传统技术中汽车产品研发过程的复杂性非常强,其主要是将设计、测试和改进等过程不断的重复[2]。但是通过应用CAE技术以后可以利用仿真的方法解决汽车产品问题,这样可以将设计质量和效率提升,从而将研发的成本降低。(2)将开发周期缩短:通过应用CAE技术可以将传统汽车产品设计中的局限性打破,通过对定量分析方法的使用可以将更多的设计方案在较短的时间内尝试,将最佳的设计方案制定出来,这样可以将设计过程中的盲目性减少,所以说可以将开发周期缩短。(3)将设计中的研发风险降低:通过CAE技术的应用可以预先评估汽车产品设计方案的结构性和性能,从而可以将设计研发新产品的风险大大降低。(4)对产品的结构进行优化:通过CAE技术的应用可以优化产品的结构,使轻量化汽车产品结构参数的目标得以实现,将整车的重量进一步减轻,使整车的操作稳定性大大提升。

2在汽车设计中CAE技术的应用近况

目前在我国汽车领域中普遍的应用CAE技术,随着推广和应用力度的加强,其在汽车产品研发过程中的作用越来越明显,具体体现在以下几点:(1)国内汽车企业都普遍认同CAE技术分析方法的精准性:(2)同步使用CAE分析和CAD设计,可以将设计与分析一体化水平提升:(3)在汽车设计过程中CAE技术成为核心环节;(4)不断扩展CAE分析技术的应用范围,其分析对象要逐渐从零部件转移到整车等。但是我国CAE技术的应用深度和广度以及技术水平等还落后于国外的先进技术。当前我国CAE技术在汽车行业中没有足够的应用深度,团队具有较少的经验,同时统一的CAE技术分析标准和流程也十分缺少[3]。在这样的情况下汽车企业需要将自身CAE团队建设的速度不断加快,将CAE的应用范围进一步拓展,同时要将CAE的应用深度进一步提升,而且要对企业自身的CAE分析流程和规范进行建立和完善,对试验和CAE分析技术之间的关系要正确的认识和掌握,这样可以将CAE分析技术的精准性大大提高。

3在汽车设计中CAE技术的具体应用

3.1分析汽车的产品结构、疲劳和NVH

整车、各个子系统和各个零部件的强度和耐久性等是汽车结构和疲劳主要包括的内容,如进排气系统的轻度和副车架等零部件的强度和耐久度等。对驾驶和乘坐汽车环境造成影响的噪声性能是NVH特性,如整车、各个子系统和各个零部件的模态等,其中发动机和路面激烈频率的影响分析以及噪声分析等是其主要的具体表现。

3.2分析汽车的安全性能

驾驶员和乘客的生命安全是由汽车的安全性能直接决定的,所以当前汽车被动安装最需要解决的问题之一主要是怎样将汽车本身的防碰撞能力提升[4]。在汽车设计中通过CAE技术的应用,可以利用仿真技术模拟汽车正碰、侧碰、后碰和保护行人等各个方面的碰撞过程中。另外由于大变形的风险性碰撞是碰撞的主要实质,所以如果在模拟碰撞中使用实车,则会大大提升试验的成本,而通过CAE技术中的仿真模拟技术可以将这一问题良好的解决。

3.3分析汽车的多体动力学

在汽车动力性能的仿真过程中使用多体动力学,可以将整车的动力性能进行优化和评估,这样可以将汽车的产品性能大大提升,同时可以将产品的研发成本大大降低。动力学和运动学仿真是多体动力学主要包括的内容。

4结论

由此可见,在科学技术不断发展的过程中,汽车企业将更多的CAE技术应用到汽车产品的设计过程中,同时也将CAE技术应用的领域不断拓展。在汽车产品设计中应用CAE技术,可以将研发成本降低、将开发周期缩短以及将设计中的研发风险降低等,而且CAE技术也能够将自身的优势最大限度的发挥出来,这样可以为汽车产品的设计和质量提供有利的保障,利用自身直观性的特征将汽车的真实性充分展现出来。另外通过应用CAE技术可以更好的分析汽车的产品结构、疲劳和NVH,汽车的安全性能以及汽车的多体动力学等,这样不但可以为乘客和驾驶员的生命安全提供保障,同时可以对汽车设计行业的发展发挥重要的推动作用。

参考文:

[1]闫海东,孙明.CAE技术在汽车设计中的运用探讨[J].山东工业技术,2015,20(02):271.

[2]万子刚.检测诊断技术在汽车设计维修中的运用[J].工业设计,2015,15(07):137+143.

[3]郑金虎.基于虚拟样机技术的汽车变速器结构设计方法研究[D].上海工程技术大学,2014,23(09):125-126.

[4]闫洁.基于CAE的某轿车车身NVH性能分析研究[D].天津科技大学,2013,31(11):248-249.

作者:徐群杰;唐琳琳;叶建学 单位:山东劳动职业技术学院

CAE技术在汽车设计中的运用责任编辑:张雨    阅读:人次