淺析汽車CAE軟件系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

吳迪 王有為

【摘要】 汽車CAE軟件系統(tǒng)的開發(fā)，本身是基于汽車?yán)碚摵陀邢拊治鲆约白顑?yōu)化設(shè)計理論和方法，來解決實(shí)際中遇到的問題。本文主要是對汽車CAE軟件系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析。從中主要的內(nèi)容有論述CAE系統(tǒng)軟件的設(shè)計和發(fā)開的主要功能和關(guān)鍵性技術(shù)。以便于CAE軟件可以實(shí)現(xiàn)汽車的動力性以及經(jīng)濟(jì)性的預(yù)測，并且對其參數(shù)的主要靈敏度進(jìn)行了一些分析。通過討論可以優(yōu)化匹配車身車架的參數(shù)設(shè)計，進(jìn)而可以有效的縮短產(chǎn)品的整體生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 汽車 CAE軟件系統(tǒng) 開發(fā) 應(yīng)用

前言：改革開放以來，我國的汽車制造工業(yè)大力發(fā)展，并且已經(jīng)處于世界先進(jìn)行列中。這些主要都是歸功于汽車設(shè)計理論的有效討論，和具體的實(shí)際方法科學(xué)化的應(yīng)用。本文基本上要探討的內(nèi)容是，汽車CAE技術(shù)如何更多的應(yīng)用到汽車設(shè)計的各個方面，以此來取得良好效果。但是目前，我國的汽車CAE軟件技術(shù)的發(fā)展還是比較緩慢，但是也取得了一些成果。在許多汽車CAE軟件的應(yīng)用水平上，已經(jīng)開始應(yīng)用了有限元或是優(yōu)化設(shè)計等分析方法，從而輔助產(chǎn)品更加優(yōu)化的設(shè)計。

一、汽車CAE軟件系統(tǒng)的功能開發(fā)

1.1開發(fā)語言

汽車CAE軟件技術(shù)的開發(fā)，主要是基于PC電腦，采用W in98的系統(tǒng)操作環(huán)境和 Fortran77語言等多種語言混合編程進(jìn)行的。這些程序都基本上以VB構(gòu)成軟件作為主體。在設(shè)計和改進(jìn)汽車時，汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和參數(shù)的靈敏度計算等幾個方面，都需要進(jìn)行性能的預(yù)測。通過評價，來選擇更優(yōu)選的方案。此外，還需要通過計算機(jī)的編程，對數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計算，只需要輸入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，那么就可以打印出各項(xiàng)性能指標(biāo)，以及影響汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)參數(shù)靈敏度指標(biāo)。

1.2汽車車架和車身的構(gòu)件截面特性功能開發(fā)

在對車架進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的驗(yàn)證時，可以采用有限元軟件包，對開口的薄壁桿件構(gòu)成的車架進(jìn)行計算。如果出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)情況，需要在考慮到是翹曲的約束，影響當(dāng)量慣性矩代替了扭轉(zhuǎn)慣性矩，常用開口截面的計算程序設(shè)定，需要輸入相應(yīng)的斷面結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立一個相關(guān)的材料庫。

1.3有限元靜力和模態(tài)分析

這主要是根據(jù)系統(tǒng)的需要，采用有限元軟件包，對整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合模擬，然后進(jìn)行可靠的分析。軟件包有豐富的單元庫和非常強(qiáng)大的計算功能，可以很快捷的處理功能。

1.4汽車車架參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計和開發(fā)

汽車的車架多為槽形截面或是矩形截面。那么需要輸入自變量個數(shù)和目標(biāo)函數(shù)的具體個數(shù)，以及不等式約束函數(shù)的個數(shù)，等式約束函數(shù)的個數(shù)等等，隨后就可以得到優(yōu)化后的汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1.5客車外擺式乘客門機(jī)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化開發(fā)

通過輸入和優(yōu)化，外擺式車門寬和門縫間隙、車門厚度等參數(shù)后，就可以得到能夠充分滿足車門開啟或是預(yù)定設(shè)計位置的最優(yōu)化的機(jī)構(gòu)參數(shù)。此外，當(dāng)汽車的整車參數(shù)確定以后。那么，通過汽車性能優(yōu)化程序，就可以迅速的找到變速器的檔速比。和后橋主減速比的一種最佳匹配值。這樣一來就可以取得更好的動力性技術(shù)和燃油經(jīng)濟(jì)客車的研究參數(shù)。

二、汽車CAE軟件系統(tǒng)軟件的工程應(yīng)用

2.1 HB6732型客車燃料經(jīng)濟(jì)性預(yù)測和驗(yàn)證

在實(shí)際的工程中，像是發(fā)動機(jī)最低比油耗這種已經(jīng)了解的發(fā)動機(jī)特征參數(shù)，在新車設(shè)計或是對需要改進(jìn)車輛的設(shè)計中，還是比較容易遇到的。那么，輸入HB6732型客車的相關(guān)特征參數(shù)后，可以通過運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性預(yù)測的科學(xué)程序，就可以順利的計算出燃料的實(shí)用經(jīng)濟(jì)性。

2.2轎車底板及骨架的有限元靜、動態(tài)分析及驗(yàn)證

轎車的底板和骨架（圖1），對于一些彎曲或是扭轉(zhuǎn)工況，做了一些靜態(tài)的對比試驗(yàn)，并且對此項(xiàng)模態(tài)進(jìn)行了分析試驗(yàn)。

2.3 JZ5030車架結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

SJZ5030型車架有限元計算模型（圖2）。主要對左、右縱梁，以及第1、第4、第5、第6、第7的橫梁尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)語：綜上所述，隨著汽車CAE軟件技術(shù)水平的不斷提高，可以有效的提高產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性，優(yōu)化性，從而減少了設(shè)計上的盲目性，提高了設(shè)計綜合效率。其中最大優(yōu)點(diǎn)是，可以在產(chǎn)品設(shè)計的初期，通過軟件使用者的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，可以使其得到良好的反饋，從而可以使得CAE軟件技術(shù)縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期， 降低了軟件開發(fā)的成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等。此外，通過計算機(jī)分析模型，可以對所設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度、壽命及性能等方面的預(yù)測，使產(chǎn)品在設(shè)計的綜合指標(biāo)上有充分的保證，提高設(shè)計產(chǎn)品可靠性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]閆康康. CAE驅(qū)動的汽車板成形缺陷精益診斷解決與穩(wěn)健控制技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2010.

[2]王同俊. 基于UG的板料成形全工序仿真前處理系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)[D].華中科技大學(xué)，2008.

[3]曹海亮. 新型縱向流換熱器零部件CAD/CAE集成技術(shù)研究與應(yīng)用[D].鄭州大學(xué)，2003.

[4]盧海峰，胡玉梅，陽小光. 基于Internet的汽車發(fā)動機(jī)CAE系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，04：19-20+24.