车架CAE模态分析过程

摘要汽车工业发展到今天，汽车车身已成为影响其各种性能的最大组成部分之一，特别是轿车车身，它在很大程度上决定了汽车的商品价值和销售市场。

近几十年来，人们对汽车的安全性、舒适性、经济性、可靠性和耐久性的要求越来越高；由于能源的紧缺和激烈的汽车市场竞争，又迫使汽车要实现轻量化并尽可能降低成本，因而引发材料工程与制造业巨大的变化，并促使设计理念和设计方法不断改进。

有限元法是关于连续体的一种离散化的数值计算方法，亦即在力学模型上近似的数值方法，它在车身结构分析中发挥着重要的作用。

本论文利用先进的CAE技术，以某轿车白车身为主要研究对象，在Hyperworks软件下，建立了轿车白车身详细有限元模型，进行白车身自由模态分析、扭转工况和弯曲工况下的白车身刚度分析，以检测白车身是否满足基本的模态刚度要求。

并利用CAE 软件进行白车身钣金件的优化，以达到轻量化的目的，提高白车身的经济性和安全性，满足市场需求。

关键词：白车身模态刚度Hyperworks 优化备注：因要遵循公司保密条约，本论文数据已处理。

Modal and Stiffness Analysis and OPtimizationon Body-in-whiteof Car Based on Finite Element MethodAbstractAutomobile industry development today, the body has become the various properties of the largest part of the car body, in particular, it largely determines the value of the goods and the sale market of automobile. In recent decades, the vehicle safety, comfort, economy, reliability and durability of the increasingly high demand; because of the shortage of energy resources and the car market with intense competition, and forced the car to lighten and reduce costs as much as possible, and thus lead to materials engineering and manufacturing industry tremendous changes, and make the design concept and design method of continuous improvement. The finite element method is a kind of continuum discrete numerical calculation method, the mechanics model to approximate the numerical method,the body-in-whit structure analysis plays an important role.In this paper, the use of advanced CAE technology, to body-in-whit as the main research object, in Hyperworks software, establish the detailed finite element model of body-in-whit, for white body free modal analysis of torsional and bending condition and working condition of BIW stiffness analysis of body-in-whit, to detect whether meet the basic modal stiffness degree requirements. And the use of CAE software for white main body sheet metal parts optimization, has reached the goal of lightening the body-in-whit, improve the economy and safety of, meet market demand.Key words:Body-in-whit Moda Hyperworks Stiffness Optimization目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要. (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外车身CAE技术研究现状 (2)1.3本文的主要内容 (3)第二章有限元法理论 (4)2.1引言 (4)2.2有限单元法和白车身刚度的基本原理 (4)2.2.1有限元和模态分析基本理论 (4)2.2.2白车身扭转刚度基本理论 (5)2.2.3白车身弯曲刚度基本理论 (7)2.2.4白车身门窗开口变形理论 (8)第三章某轿车白车身有限元建模 (9)3.1引言 (9)3.2建模要求 (9)3.2.1网格标准的确定 (9)3.2.2网格质量要求 (9)3.3建模的基本步骤 (10)3.3.1建模原则 (10)3.3.2单元类型的选择 (10)3.3.3连接方式的选择 (10)3.3.4单位制及材料特性 (11)3.2.5模型的装配 (11)第四章轿车白车身模态分析 (13)4.1白车身模态分析的意义 (13)4.2白车身模态分析的基本设置 (13)4.3白车身模态分析结果分析 (13)4.4本章小结. (16)第五章轿车白车身刚度分析 (17)5.1引言 (17)5.2白车身扭转工况分析 (17)5.2.1加载及约束条件 (17)5.2.2白车身扭转刚度结果表达及评价标准 (18)5.2.3轿车白车身扭转刚度数据处理及分析结果 (18)5.3白车身弯曲工况分析 (22)5.3.1加载及约束条件 (22)5.3.2白车身弯曲刚度结果表达及评价标准 (22)5.3.3轿车白车身弯曲刚度数据处理及分析结果 (23)5.4本章小结 (25)第六章轿车白车身优化分析 (26)6.1引言. (26)6.2优化分析的基本原理 (26)6.3优化分析的基本步骤 (27)6.3.1在Hypermesh中完成相关设置 (27)6.3.2提交Nastran完成计算 (28)6.3.3提取灵敏度信息 (28)6.3.4确定优化方案 (28)6.4白车身优化结果分析 (28)第七章结论与展望 (29)7.1本文结论 (29)7.2工作展望. (29)参考文献 (30)致谢 (32)第一章.绪论1.1引言近几年，我国汽车工业快速而稳步发展，打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业的必然选择。

精心整理CAE 分析流程一、3D 建模：在三维模型在装配车架上零部件。

二、抽取中面：在CATIA 中，对车架纵梁、纵梁加强板、横梁及横梁连接板等车架系统本体的零部件进行抽取中面；板簧支座、油箱托架、电瓶框、尿素罐支架等保留3D 模型。

（保存为.stp 格式或者直接使用.CATProduct 格式） 三、划分网格：1、在Hypermesh 中打开3D 模型，对components 中的名字重新命名，方便查找对应的零部件。

2、对车架上的孔进行优化处理。

（更优网格质量）Geomautocleanup3、对完成后检测4、对components 进行3D 网格划分。

（板簧支架为例）选中要划分网格的components （shift+Volumtetra 选中solids （shift+鼠标左键框选），mesh 完成后注：在网格划分中，最好使要划分网格的components 置于当前。

在components 中右键，选择makecurrent 。

这个方便之后的材料及属性赋值。

四、铆钉（螺栓）的虚拟刚性连接1、在components 中新建一个集合如maoding 。

创建铆钉连接时候，把它置为当前。

效果清除网格手动清除22.1fefile —Propfile 下图1—2—3—4—5—holediameter —max 孔的直径最大值，一般选取100（怕溢出）2.2孔位没有对应或者没有孔的连接（联接角铁与底架）—calculatenode ，dependent —注：选择的点要在要连接的components 上（shift+左键）选中的多余的点删掉（shift+右键） 2.3按照以上两个流程把车架上面的所有零部件连接在一起，形成RBE2单元。

2.4车厢与车架之间的连接使用gap 单元。

五、材料、属性及赋值 1、材料material选择—材料命名，type —ALL ，cardimage —MAT1Create/edit 设置E 弹性模量、NU 密度return 2、属性property 1 2345选择—属性命名，type—2D，cardimage—PSHELL，material选择上面建立的材料Create/edit2.23D属性选择—属性命名，type—3D，cardimage—PSOLID，material选择上面建立的材料editreturn3、赋值（将材料，厚度的值分别赋予车架上面的所有零部件）选择—零部件，property—选择上面建好的属性注：1、2D、3D赋值是一样的，只是2D、3D的属性卡片不一样。

cae分析的工作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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cae分析流程范文1.确定问题和目标：首先，需要明确问题和目标。

工程师需要与设计团队和相关利益相关者沟通，了解产品的需求和性能要求。

同时，需要明确分析的目标，例如验证设计的可行性、优化产品性能等。

2.数据准备：在进行CAE分析之前，需要准备相关的数据。

这包括产品的几何模型、材料性质、边界条件和加载条件等。

通常，工程师可以使用计算机辅助设计（CAD）软件创建产品的几何模型，并导入到CAE软件中。

3.网格生成：在进行CAE分析之前，需要将产品的几何模型离散化为有限元网格。

有限元网格是由许多小的几何单元（例如三角形或四边形）组成的，用于对产品进行数值计算。

网格生成是一个关键步骤，其质量和密度直接影响到分析结果的准确性和计算效率。

4.定义材料和加载条件：在进行CAE分析之前，需要定义产品的材料性质和加载条件。

对于材料性质，可以通过实验或模型进行获取。

加载条件包括外部力、温度、压力等，需要根据实际应用场景进行定义。

5.模型设置：在进行CAE分析之前，需要设置分析模型。

这包括选择适当的分析方法（例如有限元分析、流体动力学分析等）、选择适当的求解器和设置数值参数等。

在设置模型时，需要根据实际问题和目标进行选择和调整。

6.运行分析：在设置好模型后，可以运行分析。

CAE软件会根据所选的分析方法和设置的参数对产品进行模拟和计算。

运行分析的时间取决于问题的复杂性和计算机性能等因素。

7.结果分析和评估：在分析完成后，需要对结果进行分析和评估。

结果可以包括产品的应力、应变、位移、温度等信息。

工程师可以对结果进行可视化和统计分析，评估产品的性能和可靠性。

8.结果解释和优化：根据分析结果，工程师可以对产品进行进一步的优化。

这可能包括调整产品的几何形状、材料选择、加载条件等。

通过CAE分析的结果，可以更好地指导产品设计和制造过程，提高产品性能和质量。

9.文档记录和报告：最后，需要对CAE分析的过程和结果进行文档记录和报告。

这有助于团队内部的沟通和知识共享，也有助于与利益相关者进行沟通和决策。

CAE仿真分析流程CAE仿真分析是一种基于计算机数值方法的工程分析方法，可以帮助工程师在设计开发过程中评估和优化产品的性能，包括结构强度、疲劳寿命、动态响应、流体力学、热传导等方面。

本文将介绍CAE仿真分析的流程，并以汽车碰撞仿真为例进行说明。

1.问题定义首先，需要明确模拟分析的目的和范围，明确需要分析的问题和关键因素。

例如，在汽车碰撞仿真中，需要评估车辆在不同碰撞条件下的结构强度和安全性能。

2.建立数值模型根据问题定义，建立数值计算模型。

对于复杂的结构，可以进行三维建模，并确定材料属性、载荷和边界条件等。

例如，在汽车碰撞仿真中，需要根据车辆CAD模型建立有限元模型，并确定材料模型和碰撞速度、角度等载荷条件。

3.网格划分对于建立的数值模型，需要进行网格划分，将结构划分成小的三角形、四面体或六面体等形状，以便进行数值计算。

网格划分需要根据结构复杂度和计算精度进行调整。

利用数值方法对建立和网格划分后的数值模型进行求解，得到模型在受力、变形等情况下的应力、位移、速度等结果。

在汽车碰撞仿真中，可以通过求解非线性动力学方程组，获得车辆碰撞前后的位移、速度、加速度等参数。

5.结果后处理对求解后得到的数值结果进行后处理，包括数据展示、可视化、统计分析等。

例如，在汽车碰撞仿真中，可以通过捕捉每个节点的受力和变形情况，评估车辆的结构强度和安全性能，并进行可视化展示。

6.评估和优化根据模拟结果，评估设计方案的性能，并进行优化改进。

此时可以调整材料选择、几何形状、结构布局等方面，以提高产品性能和降低成本等。

总结CAE仿真分析流程涵盖了问题定义、数值模型建立、网格划分、数值求解、结果后处理和评估、优化等步骤。

在工程设计中，CAE仿真分析已经成为必不可少的工具，它可以减少实验成本，提高产品性能和设计效率，为科技创新和可持续发展提供支持。

CAE分析报告流程CAE分析报告是以有限元分析（CAE）技术为基础的工程分析报告，用于对复杂结构或部件的性能进行深入评估和优化。

本文将详细介绍CAE分析报告的流程，包括前期准备、建模与网格划分、加载和边界条件的定义、求解和后处理等步骤。

一、前期准备阶段在开始CAE分析之前，首先需要明确分析的目标和要求，包括结构的应力、变形、疲劳寿命等指标。

此外，还需收集相关的材料性能参数、工程图纸、边界条件等基础数据，并对其中的约束和假设进行评估。

二、建模与网格划分阶段建模是将真实的结构或部件抽象成数学模型的过程。

在这个阶段，应根据实际情况选择合适的建模方法，如二维平面模型或三维实体模型，并建立相应的几何特征。

此外，还需要根据结构的复杂程度和精度要求选择适当的网格划分方法，如四面体网格、六面体网格或八面体网格等。

三、加载和边界条件的定义阶段加载和边界条件的定义是指对模型施加外部载荷和约束条件，模拟真实工况下的力学行为。

例如，可以通过定义施加载荷的大小、方向和分布方式来模拟实际工作状态下的负荷；同时，还需要定义与其他部件的接触、约束和固定等边界条件。

四、求解阶段在完成加载和边界条件的定义后，即可进行求解过程。

求解是基于有限元法，将结构或部件划分成有限数量的元素，利用数学和力学原理对每个元素进行离散描述，并通过求解相应的线性或非线性方程组得到模型的应力、变形和其他相关结果。

在进行求解之前，还需选择合适的求解器和合理的控制参数，并进行模型的数值稳定性和收敛性分析。

五、后处理阶段求解完成后，需要对计算结果进行后处理和分析。

后处理包括对结果数据的提取、整理和可视化，以便更直观地了解结构的应力、变形分布和其他性能指标。

同时，还可进行数据对比、灵敏度分析和优化设计等后处理工作，从而得到一些有关结构性能和优化可能性的建议。

最后，根据实际情况和需求，可以将最终的结果汇总成CAE分析报告。

该报告将包括前期准备、建模与网格划分、加载和边界条件的定义、求解和后处理等各个阶段的详细过程、结果和分析，以及对结构性能和优化方案的评估和建议。