項目四CAE虛擬試驗技術(shù)4.3.1常用CAE軟件介紹

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)，熱，流體，電磁，聲學(xué)于一體的大型通用有限元商用軟件，可廣泛應(yīng)用于核工業(yè)，鐵道，石油化工，航空航天，機(jī)械制造，能源，電子，造船，汽車交通，國防軍工，土木工程，生物醫(yī)學(xué)，輕工，地礦，水利，日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究，是目前最主要的有限元（FiniteElementAnalysis，簡稱FEA）程序。該軟件可在大多數(shù)計算機(jī)及操作系統(tǒng)上運行；ANSYS基于Motif的菜單系統(tǒng)使用戶能夠通過對話框，下拉式菜單和子菜單進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和功能選擇，大大方便了用戶操作。ANSYS軟件能于大多數(shù)CAD軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中高級的CAD/CAE軟件之一。ANSYS公司成立于1970年，是由美國匹茲堡大學(xué)的JohnSwanson博士創(chuàng)建的，其總部位于美國賓夕法尼亞州的匹茲堡，目前是世界CAE行業(yè)最大的公司。50余年來，ANSYS公司一直致力于設(shè)計分析軟件的開發(fā)，不斷吸取新的計算方法和計算技術(shù)，領(lǐng)導(dǎo)著世界有限元技術(shù)的發(fā)展。ANSYSHyperworks美國Altair公司開發(fā)的HyperWorks是一個創(chuàng)新、開放的企業(yè)級CAE平臺，它集成設(shè)計與分析所需各種工具，具有無比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。HyperWorks包括以下模塊：a)AltairHyperMesh高性能、開放式有限單元前后處理器，讓您在一個高度交互和可視化的環(huán)境下驗證及分析多種設(shè)計情況。b)AltairMotionView通用多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真及工程數(shù)據(jù)前后處理器，它在一個直觀的用戶界面中結(jié)合了交互式三維動畫和強(qiáng)大無比的曲線圖繪制功能。c）AltairHyperGraph強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和圖表繪制工具，具有多種流行的工程文件格式接口、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和圖表繪制功能、以及先進(jìn)的定制能力和高質(zhì)量的報告生成器。d)AltairHyperForm集成HyperMesh強(qiáng)大的功能和金屬成型單步求解器，是一個使用逆向逼近方法的金屬板材成型仿真有限元軟件。e)AltairHyperOpt使用各種分析軟件進(jìn)行參數(shù)研究和模型調(diào)整的非線性優(yōu)化工具。f)AltairOptiStruct世界領(lǐng)先的基于有限元的優(yōu)化工具，使用拓?fù)鋬?yōu)化方法進(jìn)行概念設(shè)計。g)AltairOptiStruct/FEA基本線性靜態(tài)、特征值分析模塊。

目前，Altairhyperworks軟件已經(jīng)成為汽車企業(yè)應(yīng)用最廣泛的主流軟件之一。4.3.1常用CAE軟件介紹MSC.Patran/Nastran

MSC.SoftwareCorporation（簡稱MSC.Software）公司創(chuàng)建于1963年，總部位于美國洛杉磯。MSC.Software公司產(chǎn)品眾多，其中最著名的有MSC.PATRAN，MSC.NASTRAN，MSC.MARC，MSC.DYTRAN，MSC.FATIGUE等。MSC.PATRAN誕生與1980年前后，是由美國國家宇航局（NASA）開發(fā)的通用計算機(jī)輔助工程分析前后處理器，它是工業(yè)領(lǐng)域最著名的并行框架式有限元分析工具。它始終是美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）飛行器適航證領(lǐng)取的唯一驗證軟件。4.3.1常用CAE軟件介紹感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術(shù)有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語單元節(jié)點載荷邊界條件初始條件有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語4.3.2有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語（1）單元

有限元模型中每一個小的塊體稱為一個單元。根據(jù)其形狀的不同，可以將單元劃分為以下幾種類型：線段單元，三角形單元，四邊形單元，四面體單元和六面體單元等。由于單元是構(gòu)成有限元模型的基礎(chǔ)，因此單元類型對于有限元分析過程至關(guān)重要。一個有限元程序提供的單元種類越多，該程序功能就越強(qiáng)大。ANSYS程序提供了一百余種單元種類，可以模擬和分析絕大多數(shù)的工程問題。4.3.2有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語（2）節(jié)點

用于確定單元形狀，表述單元特征及連接相鄰單元的點稱為節(jié)點。節(jié)點是有限元模型中的最小構(gòu)成元素。多個單元可以公用1個節(jié)點，節(jié)點起連接單元和實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的作用。節(jié)點4.3.2有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語（3）載荷

工程結(jié)構(gòu)所受到的外在施加的力或力矩稱為載荷，包括集中力，力矩及分布力等。在不同的學(xué)科中，載荷的含義有所差別。在通常結(jié)構(gòu)分析過程中，載荷為力，位移等，在溫度場分析過程中，載荷是指溫度等，而在電磁場分析過程中，載荷是指結(jié)構(gòu)所受的電場和磁場作用。載荷4.3.2有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語（4）邊界條件

邊界條件是指結(jié)構(gòu)在邊界上所受到的外加約束。在有限元分析過程中，施加正確的邊界條件是獲得正確的分析結(jié)果和較高的分析精度的關(guān)鍵。（5）初始條件初始條件是結(jié)構(gòu)響應(yīng)前所施加的初始速度，初始溫度及預(yù)應(yīng)力等。邊界條件4.3.2有限元基本概念和相關(guān)術(shù)語感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術(shù)CAE（ComputerAidedEngineering）為計算機(jī)輔助工程的英文縮寫。采用虛擬分析方法對結(jié)構(gòu)（場）的性能進(jìn)行模擬（仿真），預(yù)測結(jié)構(gòu)（場）的性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)（場）的設(shè)計，為產(chǎn)品研發(fā)提供指南，為解決實際工程問題提供依據(jù)。CAE分析的概念4.3.4CAE分析基本流程增加設(shè)計功能，減少設(shè)計成本；縮短設(shè)計和分析的循環(huán)周期；

增加產(chǎn)品和工程的可靠性；

采用優(yōu)化設(shè)計，降低材料的消耗或成本；

在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；

模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經(jīng)費；

進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。CAE分析的優(yōu)勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析的優(yōu)勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析流程第一階段：制定有限元分析方案最大變形最大應(yīng)力受載下的剛度極限強(qiáng)度疲勞壽命振動特性熱應(yīng)力幾個要求的綜合優(yōu)化4.3.4CAE分析基本流程CAE模型CAD模型第二階段：汽車結(jié)構(gòu)有限元建模及計算4.3.4CAE分析基本流程第三階段：對分析結(jié)果進(jìn)行評價，并對前處理模型進(jìn)行確認(rèn)4.3.4CAE分析基本流程第四階段：檢驗分析結(jié)果是否達(dá)到目標(biāo)值要求，并采取必要的優(yōu)化措施4.3.4CAE分析基本流程感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術(shù)剛度和強(qiáng)度分析4.3.5CAE技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用NVH分析4.3.5