浅析汽车CAE软件系统的开发及应用

吴迪 王有为

【摘要】 汽车CAE软件系统的开发，本身是基于汽车理论和有限元分析以及最优化设计理论和方法，来解决实际中遇到的问题。本文主要是对汽车CAE软件系统的开发及应用进行了简要分析。从中主要的内容有论述CAE系统软件的设计和发开的主要功能和关键性技术。以便于CAE软件可以实现汽车的动力性以及经济性的预测，并且对其参数的主要灵敏度进行了一些分析。通过讨论可以优化匹配车身车架的参数设计，进而可以有效的缩短产品的整体生产周期，提高产品的综合质量。

【关键词】 汽车 CAE软件系统 开发 应用

前言：改革开放以来，我国的汽车制造工业大力发展，并且已经处于世界先进行列中。这些主要都是归功于汽车设计理论的有效讨论，和具体的实际方法科学化的应用。本文基本上要探讨的内容是，汽车CAE技术如何更多的应用到汽车设计的各个方面，以此来取得良好效果。但是目前，我国的汽车CAE软件技术的发展还是比较缓慢，但是也取得了一些成果。在许多汽车CAE软件的应用水平上，已经开始应用了有限元或是优化设计等分析方法，从而辅助产品更加优化的设计。

一、汽车CAE软件系统的功能开发

1.1开发语言

汽车CAE软件技术的开发，主要是基于PC电脑，采用W in98的系统操作环境和 Fortran77语言等多种语言混合编程进行的。这些程序都基本上以VB构成软件作为主体。在设计和改进汽车时，汽车的动力性、经济性和参数的灵敏度计算等几个方面，都需要进行性能的预测。通过评价，来选择更优选的方案。此外，还需要通过计算机的编程，对数据进行模拟计算，只需要输入相应的结构参数，那么就可以打印出各项性能指标，以及影响汽车的动力性和经济性的相关参数灵敏度指标。

1.2汽车车架和车身的构件截面特性功能开发

在对车架进行刚度和强度的验证时，可以采用有限元软件包，对开口的薄壁杆件构成的车架进行计算。如果出现了扭转情况，需要在考虑到是翘曲的约束，影响当量惯性矩代替了扭转惯性矩，常用开口截面的计算程序设定，需要输入相应的断面结构参数，建立一个相关的材料库。

1.3有限元静力和模态分析

这主要是根据系统的需要，采用有限元软件包，对整体的结构进行综合模拟，然后进行可靠的分析。软件包有丰富的单元库和非常强大的计算功能，可以很快捷的处理功能。

1.4汽车车架参数的优化设计和开发

汽车的车架多为槽形截面或是矩形截面。那么需要输入自变量个数和目标函数的具体个数，以及不等式约束函数的个数，等式约束函数的个数等等，随后就可以得到优化后的汽车结构参数。

1.5客车外摆式乘客门机构的参数优化开发

通过输入和优化，外摆式车门宽和门缝间隙、车门厚度等参数后，就可以得到能够充分满足车门开启或是预定设计位置的最优化的机构参数。此外，当汽车的整车参数确定以后。那么，通过汽车性能优化程序，就可以迅速的找到变速器的档速比。和后桥主减速比的一种最佳匹配值。这样一来就可以取得更好的动力性技术和燃油经济客车的研究参数。

二、汽车CAE软件系统软件的工程应用

2.1 HB6732型客车燃料经济性预测和验证

在实际的工程中，像是发动机最低比油耗这种已经了解的发动机特征参数，在新车设计或是对需要改进车辆的设计中，还是比较容易遇到的。那么，输入HB6732型客车的相关特征参数后，可以通过运行经济性预测的科学程序，就可以顺利的计算出燃料的实用经济性。

2.2轿车底板及骨架的有限元静、动态分析及验证

轿车的底板和骨架（图1），对于一些弯曲或是扭转工况，做了一些静态的对比试验，并且对此项模态进行了分析试验。

2.3 JZ5030车架结构参数的优化设计

SJZ5030型车架有限元计算模型（图2）。主要对左、右纵梁，以及第1、第4、第5、第6、第7的横梁尺寸进行了优化设计。

结语：综上所述，随着汽车CAE软件技术水平的不断提高，可以有效的提高产品设计的科学性，优化性，从而减少了设计上的盲目性，提高了设计综合效率。其中最大优点是，可以在产品设计的初期，通过软件使用者的经验数据的积累，可以使其得到良好的反馈，从而可以使得CAE软件技术缩短产品的开发周期， 降低了软件开发的成本、提高产品质量等。此外，通过计算机分析模型，可以对所设计的产品进行强度、寿命及性能等方面的预测，使产品在设计的综合指标上有充分的保证，提高设计产品可靠性。

参 考 文 献

[1]闫康康. CAE驱动的汽车板成形缺陷精益诊断解决与稳健控制技术研究[D].吉林大学，2010.

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[3]曹海亮. 新型纵向流换热器零部件CAD/CAE集成技术研究与应用[D].郑州大学，2003.

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