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CAE仿真技术在汽车领域的应用

2022-10-30986198作者:启飞汽车设计

CAE技术可以帮助企业打造更加具有安全性、经济性、实用性、美观性的产品。有效提升研发设计效率,缩短研发周期,降低研发成本,提升产品性能。

 

 

应用场景

 

 

仿真技术产生之初主要是为产品设计服务,用于对产品特性进行预测或确认。例如在汽车产品研发、设计的过程中,许多问题在设计阶段无法进行精准地分析,所以就需要进行反复的设计、验证、修改,浪费大量的资金和时间。运用仿真技术后,可大大缩短研发成本。

 

随着技术和应用的发展,仿真技术逐步拓展到制造模拟和试验模拟。有数据显示,在过去20年的时间里,通过采用碰撞仿真技术,对于汽车平台车型的开发,碰撞试验的次数由240多次下降到了80多次,大大缩短了汽车开发的周期。

 

当前,仿真应用集中在三个方面,即产品仿真、工艺(制造)仿真和试验仿真(或称虚拟试验),分别应用于产品生命周期的三个主要阶段:产品设计、产品制造和试验验证。

 

随着汽车科技的进步和发展,CAE技术的应用场景也在变化过程中。以前的汽车主要是燃油汽车,现在汽车正在面向以新能源、纯电动、自动驾驶等领域发展,随之所面对的技术问题也各有不同。

 

安全问题

 

 

安全永远是首要问题,汽车安全主要分为主动安全与被动安全,CAE在这两个领域均有应用。例如主动安全里涉及电子和软件控制模块,对控制模型的建立和程序进行测试;在被动安全领域则是主要涉及车辆碰撞、约束系统的设计开发、车身的性能优化等等,这些均需利用CAE技术进行仿真建模。

 

汽车轻量化

 

汽车轻量化是指在保证整车安全性能的前提下,同时降低整车的质量。这是为了更好地提升汽车的动力性能和经济性,对燃油车来说可以很好地减少排放。轻量化技术涉及到优化设计、整车各个部件的材料性能研究,这里面都会用到CAE仿真技术。

 

疲劳及耐久性

 

疲劳耐久性问题是任何机械产品都汇面临的问题,在汽车行业针对疲劳和耐久性的研究和应用相对成熟。

 

汽车的耐久性是指其“保持质量和功能的使用时间”,一般汽车企业对整车耐久性的要求都是XX年或XX万公里,为了达到整车的耐久性,就需要整车、系统、子系统和零件分别满足各自的耐久性要求。整个过程涉及到工况数据的采集分析,CAE仿真软件的模拟分析结构薄弱环节,对疲劳寿命计算等。

 

流体仿真

 

汽车空气动力学的研究将影响整车的造型、操纵稳定性、风阻、经济性、风噪等,市面上很多车体造型炫酷,流线动感,各种空气动力学组件使用都是基于提升整车空气动力学性能。

 

CAE技术在这个方向的应用也是无处不在,CFD仿真、空气动力学性能的优化等等,除了外部空气动力学的研究,车内空调系统、冷却系统等诸多方面都会涉及流体仿真,这块的投入对整个硬件的要求也较高。

 

车辆动力学

 

不论是燃油车、新能源还是自动驾驶领域,车辆动力学仿真都是绕不开的一环,车辆动力学模型是仿真测试系统的核心组成部分。

 

车辆动力学涉及行驶中的操纵性和舒适性,涵盖的内容比较广,还与汽车振动内容有所重合,具体来讲包括悬架系统结构、各项参数的设计调整,整车动力学的建模、操作稳定性等等。

 

汽车领域CAE软件推荐

 

汽车整车行业常用的CAE仿真分析软件主要有ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等等。
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