汽車結(jié)構(gòu)有限元分析第一講概述

汽車結(jié)構(gòu)有限元分析課件僅作為學(xué)習(xí)交流之用，不能用于商業(yè)用途第一講概述1.汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的變化2.產(chǎn)品研發(fā)流程3.開發(fā)方法4.“V字形”開發(fā)流程5.結(jié)構(gòu)有限元分析重要性6.汽車CAE技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)7.汽車結(jié)構(gòu)有限元分析8.有限元法概述9.結(jié)構(gòu)有限元模型10.有限元方法學(xué)習(xí)

1.汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的變化

—昨天—今天—現(xiàn)代—將來2.世界一流的產(chǎn)品研發(fā)流程世界一流的產(chǎn)品研發(fā)流程–30個(gè)月步驟關(guān)鍵點(diǎn)布置項(xiàng)目計(jì)劃概念開發(fā)系列開發(fā)與準(zhǔn)備產(chǎn)能爬坡項(xiàng)目啟動(dòng)概念決策試生產(chǎn)開始生產(chǎn)-35-30-23-50造型內(nèi)外部設(shè)計(jì)原型測試CAE工程

虛擬步驟/工藝開發(fā)部件測試綜合測試驗(yàn)證耐久性測試樣車循環(huán)生產(chǎn)前測試工業(yè)化布置確定布置(-23)設(shè)計(jì)凍結(jié)

(-23)布置

凍結(jié)(-19)設(shè)計(jì)循環(huán)CAD100%(-17)大量使用虛擬仿真基于最優(yōu)化的測試策略的跨功能汽車重要的鑒定測試僅使用一次樣車循環(huán)3.開發(fā)方法人機(jī)工效環(huán)境舒適性安全性結(jié)構(gòu)分析工程設(shè)計(jì)虛擬試驗(yàn)工藝分析以功能與性能設(shè)計(jì)為主線，強(qiáng)化概念設(shè)計(jì)階段的虛擬開發(fā)能力，對性能進(jìn)行預(yù)測和控制。實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，在操縱性、平順性、安全性、可靠性等方面，在車身設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品驗(yàn)證、生產(chǎn)準(zhǔn)備的全過程實(shí)現(xiàn)分析設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的協(xié)調(diào)。4.“V字形”開發(fā)流程5.結(jié)構(gòu)有限元分析重要性汽車CAE技術(shù)的應(yīng)用面向整車開發(fā)的全過程，在汽車開發(fā)過程（概念設(shè)計(jì)-詳細(xì)設(shè)計(jì)-樣機(jī)驗(yàn)證-定型生產(chǎn)）中實(shí)現(xiàn)全過程、整車及部件級(jí)虛擬樣機(jī)仿真，減少原型車試驗(yàn)次數(shù)，降低生產(chǎn)成本、縮短新車研發(fā)周期。隨著CAE應(yīng)用深度及廣度的提高，實(shí)現(xiàn)CAE工作的規(guī)范化和制度化是提升企業(yè)的技術(shù)能力和市場競爭力的有力保證。

6.汽車CAE技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)

動(dòng)力學(xué)操縱穩(wěn)定性分析

---應(yīng)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件（MBS），ADAMS及CarSim；NVH性能分析

---低頻振動(dòng)和高頻噪聲（剛彈耦合、聲固耦合）；疲勞耐久性分析---加速疲勞設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法；碰撞安全性分析

---以LSDYNA為代表的顯式有限元軟件來模擬；流場分析及熱管理

---基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）；多目標(biāo)優(yōu)化、多物理場耦合、多性能協(xié)調(diào)分析；……7.汽車結(jié)構(gòu)有限元分析1)

汽車設(shè)計(jì)中對所有結(jié)構(gòu)件、主要零部件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析2)

汽車結(jié)構(gòu)件或零部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如以汽車質(zhì)量或體積為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)設(shè)計(jì)，還有對比分析中的參數(shù)化設(shè)計(jì)和形狀優(yōu)化；3)

對汽車結(jié)構(gòu)件進(jìn)行模態(tài)分析、瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和響應(yīng)譜分析，為結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供方便有效的工具；4)

汽車零部件及整車的疲勞分析，在概念或詳細(xì)設(shè)計(jì)階段估計(jì)產(chǎn)品的壽命或是分析部件損壞的原因；5)

車身內(nèi)的聲學(xué)設(shè)計(jì)，將車身結(jié)構(gòu)模態(tài)與車身內(nèi)聲模態(tài)耦合，評(píng)價(jià)乘員感受的噪聲并進(jìn)行噪聲控制；6)

車身空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，解決高速行駛中的升力、阻力和湍流等問題，為汽車性能和造型設(shè)計(jì)服務(wù)；7）汽車碰撞歷程仿真和乘員安全保護(hù)分析，提高汽車結(jié)構(gòu)的被動(dòng)安全性。

汽車結(jié)構(gòu)有限元分析------一汽CAE分析流程汽車結(jié)構(gòu)有限元分析||標(biāo)準(zhǔn)分析流程8.有限元法概述

------FiniteElementMethocd/FiniteElementAnalysis(FEM/FEA)有限元法是將連續(xù)體理想化為有限個(gè)單元集合而成，這些單元僅在有限個(gè)節(jié)點(diǎn)上相連接，亦即用有限個(gè)單元的集合來代替原來具有無限個(gè)自由度的連續(xù)體。由于有限單元的分割和節(jié)點(diǎn)的配置非常靈活，它可適應(yīng)于任意復(fù)雜的幾何形狀，處理不同的邊界條件。單元有各種類型，包括線、面和實(shí)體或稱為一維、二維和三維等類型單元。節(jié)點(diǎn)一般都在單元邊界上，單元之間通過節(jié)點(diǎn)連接，并承受一定載荷，這樣就組成了有限單元集合體。

8.有限元法概述有限元法直接為產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)，與工程應(yīng)用密切相關(guān)。而且有限元法的物理概念十分清晰，容易為工程技術(shù)人員所理解。大型集成化通用軟件的普及與推廣，應(yīng)用有限元法進(jìn)行一般工程結(jié)構(gòu)分析成為相對容易的技術(shù)工作。但是，為了正確地使用通用程序，做好數(shù)據(jù)前后處理工作，掌握分析方法，都需要對有限元基本理論有一定程度的理解。隨著計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）溶入設(shè)計(jì)過程的進(jìn)程加快，立足于設(shè)計(jì)前期的CAE技術(shù)，將有限元軟件集成于CAD環(huán)境中，面向CAD軟件的使用者，形成產(chǎn)品分析、設(shè)計(jì)、制造一體化，這也是工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向，有限元法在其中則起著重要的作用。9.結(jié)構(gòu)有限元模型結(jié)構(gòu)有限元模型實(shí)例結(jié)構(gòu)有限元模型實(shí)例結(jié)構(gòu)有限元模型實(shí)例10.有限元方法學(xué)習(xí)有限元法基本研究方法：結(jié)構(gòu)離散—單元分析—整體求解；有限元法實(shí)施過程：前處理—中處理—后處理；（數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、網(wǎng)格劃分）--（剛度矩陣、分析計(jì)算）--（數(shù)據(jù)分析、結(jié)果評(píng)價(jià)）建立有限元計(jì)算模型，難點(diǎn)是如何精確的建立模型；計(jì)算模型中各種支承、連接要與實(shí)際結(jié)構(gòu)相符；確定載荷，尤其是動(dòng)態(tài)載荷、路面載荷等；通過學(xué)習(xí)有限元基本理論，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，將學(xué)習(xí)有限元法和掌握程序操作技巧結(jié)合起來，通過上機(jī)實(shí)踐，加深對問題的理解。軟件只是一個(gè)工具，它提供了學(xué)習(xí)有限元方法的平臺(tái)。如果不懂有限元理論，有限元分析做的不深，更談不上為工程結(jié)構(gòu)服務(wù)。(掌握技術(shù)訣竅和技術(shù)訣竅原理,know-what,know-how,know-why)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，教材學(xué)習(xí)，上