1、CAE基本概念培訓(xùn),結(jié)構(gòu)有限元,1,提綱,結(jié)構(gòu)分析的目的結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)的含義有限元方法概況CAE目前可以做的事情項(xiàng)目組相應(yīng)提供的數(shù)據(jù),2,1、克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的不足。以往的設(shè)計(jì)大都是基于經(jīng)驗(yàn)的，基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)在以往的產(chǎn)品開發(fā)中取得了巨大的成功，但也存在一些不足，一般只能解決行不行的問(wèn)題，很難解決優(yōu)不優(yōu)的問(wèn)題，并且經(jīng)驗(yàn)的積累需要時(shí)間，有時(shí)也不可靠。2、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)3、優(yōu)化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)分析的目的,3,結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ),剛度強(qiáng)度模態(tài),4,結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)剛度概念,剛度：抗變形能力，看位移?；疽螅簶?gòu)件在工作時(shí)的彈性變形在規(guī)定的限度內(nèi)。曬衣繩竹竿鋼管車身前后剛度小，中間剛度大。,5,強(qiáng)度：抗破壞（斷裂或

2、明顯塑性變形），看應(yīng)力高強(qiáng)度鋼板、低強(qiáng)度鋼板都是鋼板，基本特征沒(méi)有變，變的是能夠勝任的場(chǎng)合。,結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)強(qiáng)度概念,6,模態(tài)：固有頻率及振動(dòng)形式為基于白車身動(dòng)態(tài)特性的設(shè)計(jì)開發(fā)提供參考依據(jù)。,結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)模態(tài)概念,7,平滑剛度設(shè)計(jì)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)高頻設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)剛度、強(qiáng)度、模態(tài)要求,8,有限元簡(jiǎn)介,有限元方法有限元分析步驟,9,有限元方法也叫“有限單元法”或“有限元素法”，英文是：“FiniteElementMethod”。這種方法最初起源于結(jié)構(gòu)分析，由結(jié)構(gòu)力學(xué)的位移法發(fā)展而來(lái)。有限元的基本思想就是分片逼近。將連續(xù)系統(tǒng)分割成有限個(gè)分區(qū)或單元，對(duì)每個(gè)單元提出一個(gè)近似解，再將所有單元按標(biāo)

3、準(zhǔn)方法組合成一個(gè)與原有系統(tǒng)近似的系統(tǒng)。,有限元簡(jiǎn)介有限元方法,10,從定積分的定義出發(fā)，可以將曲線分成若干小段，用若干矩形面積之和作為近似解，如果在小段內(nèi)用簡(jiǎn)單函數(shù)逼近曲線，在有限范圍內(nèi)結(jié)果精度可以得到顯著提高。,有限元簡(jiǎn)介有限元方法示意,11,實(shí)驗(yàn)方法最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)果真實(shí)可靠，通常被當(dāng)作產(chǎn)品最終定型的權(quán)威性依據(jù)。缺點(diǎn)是：1）實(shí)驗(yàn)一定要在樣品或樣機(jī)試制之后才能進(jìn)行，成本高、周期長(zhǎng)，并且只適合批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。2）可以獲得的數(shù)據(jù)量有限，無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)提供更多的指導(dǎo)，更無(wú)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。3）受實(shí)驗(yàn)手段的限制，有些參數(shù)無(wú)法測(cè)準(zhǔn)。有限元方法1）經(jīng)濟(jì)、快捷，成本低、周期短。（與實(shí)驗(yàn)相比）2）一次分析可以獲得大量

4、的數(shù)據(jù)。3）可以與設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。4）可以配合優(yōu)化算法，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。缺點(diǎn)是：受計(jì)算機(jī)硬件的限制，精度有限。,有限元簡(jiǎn)介有限元方法與試驗(yàn)方法的比較,12,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,前處理求解后處理,13,1、前處理用于模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的軟件。通常包含結(jié)構(gòu)幾何建模、網(wǎng)格生成、邊界條件處理及材料參數(shù)生成、編輯與修改等功能。2、后處理用于處理、分析和評(píng)價(jià)分析結(jié)果的軟件。通常包含物理量分布規(guī)律的顯示、分析結(jié)果的變換處理、各種曲線及圖表的生成與繪制等處理功能。,有限元前后處理的概念,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,14,幾何建模網(wǎng)格生成材料參數(shù)邊界條件處理,前處理計(jì)算模型生成,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,15,網(wǎng)格

5、時(shí)間單元焊點(diǎn)膠粘：玻璃膠、頂棚膠其他連接：螺接、鉚接、翻邊,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,精度,16,有限元簡(jiǎn)介常用單元類型,17,材料參數(shù)數(shù)據(jù)基本參數(shù)：彈性模量、泊松比、密度碰撞還需：應(yīng)力應(yīng)變曲線、應(yīng)變率曲線,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,準(zhǔn)確,18,邊界條件說(shuō)明約束載荷,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,溝通,19,物理量分布規(guī)律的顯示分析結(jié)果的變換處理各種曲線及圖表的生成與繪制,后處理,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,20,后處理后處理的目的在于分析計(jì)算模型是否合理，提出結(jié)論。用可視化方法（等值線、等值面、色塊圖）分析計(jì)算結(jié)果，包括位移、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等；最大最小值分析；特殊部位分析。,有限元簡(jiǎn)介有限元分析

6、過(guò)程,21,后處理,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,22,后處理,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,23,后處理,有限元簡(jiǎn)介有限元分析過(guò)程,24,CAE現(xiàn)階段在做的事情,剛度：白車身剛度，開閉件剛度強(qiáng)度：白車身強(qiáng)度，懸架關(guān)鍵件強(qiáng)度模態(tài)：白車身自由模態(tài)，開閉件自由模態(tài)，懸架關(guān)鍵件自由模態(tài)。碰撞：整車前碰、側(cè)碰、后碰、40偏置碰流體：外表面，空調(diào)風(fēng)道運(yùn)動(dòng)：輪跳，懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)，懸架動(dòng)力學(xué)，整車操穩(wěn)，整車平順，雨刮，玻璃升降器,25,剛度,白車身剛度：彎扭剛度開閉件剛度：彎扭剛度，垂向剛度（車門）,26,強(qiáng)度,白車身強(qiáng)度：驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)，轉(zhuǎn)向，上下沖擊，單輪沖擊等。懸架關(guān)鍵件強(qiáng)度：驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)，轉(zhuǎn)向，上下沖擊，單輪沖擊等。

7、,27,模態(tài),白車身自由模態(tài)開閉件自由模態(tài)懸架關(guān)鍵件自由模態(tài)。,28,碰撞,整車前碰,29,碰撞,側(cè)碰,30,碰撞,后碰,31,碰撞,40偏置碰,32,流體,外流場(chǎng)：迎風(fēng)面積，風(fēng)阻系數(shù)。,33,流體,空調(diào)風(fēng)道：出風(fēng)均勻性，風(fēng)量分配比率。,34,運(yùn)動(dòng),35,運(yùn)動(dòng),輪跳：極限位置懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)：四輪定位懸架動(dòng)力學(xué)：受力時(shí)四輪定位參數(shù)變化量整車操穩(wěn)：中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)側(cè)向加速度，不足轉(zhuǎn)向度，車身側(cè)傾度。整車平順：汽車舒適度雨刮：極限位置，運(yùn)動(dòng)軌跡玻璃升降器：間隙檢查,36,項(xiàng)目組提供的數(shù)據(jù),數(shù)模參數(shù)工況,37,項(xiàng)目組提供的數(shù)據(jù)數(shù)模,結(jié)構(gòu)：白車身、開閉件、懸架關(guān)鍵件（副車架、擺臂、橫向穩(wěn)定桿、扭轉(zhuǎn)梁）碰撞：內(nèi)外飾，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等流體：車身外表面（包括后視鏡，油箱等）空調(diào)風(fēng)道運(yùn)動(dòng)：懸架,38,項(xiàng)目組提供的數(shù)據(jù)參數(shù),材料參數(shù)結(jié)構(gòu)板金件基本參數(shù)：彈性模量、泊松比、密度碰撞還需：應(yīng)力應(yīng)變曲線、應(yīng)變率曲線運(yùn)動(dòng)襯套各襯套剛度、阻尼輪胎剛度、阻尼運(yùn)動(dòng)分析參數(shù)前后懸架剛度、座椅剛度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量動(dòng)力響應(yīng)路面不平度，