CAE技术在行人保护中的应用
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CAE技术在车辆产业中的应用焦泽宇北京科技大学信计1201摘要:经济发展迅速的现代社会,车辆的应用将越来越广泛,伴随而来的是汽车产业的急速发展,而作为在产品设计中得以极大运用的CAE技术必将极大的应用于车辆产业。
介绍CAE技术在车辆生产的前期研发中的应用和研发流程、产品的设计与优化、车辆运行的一些参数的分析。
关键词:CAE技术、车辆产业、车辆设计、产品测试、展望。
1. CAE技术的概述CAE(计算机辅助工程)技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术,它的理论基础是有限元法和数值分析方法。
有限元法的基木思想是将连续的求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互连结在一起的单元的组合体。
由于单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟几何形状复杂的求解域。
数值分析方法是研究适合于在计算机上使用的实际可行、理论可靠、计算复杂性好的数值计算方法,近40年来,数值分析迅速发展并成为数学科学中的一个独立学科。
CAE的核心技术为有限元技术与虚拟样机的运动/动力学仿真技术。
主要是用计算机对工程或产品进行性能与安全可靠性分析,对其米来的工作状态和运行行为进行模拟,及早发现设计缺陷,并证实工程或产品米来性能的可用性与可靠性。
将CAE定义扩展为支持从研究开发到产品检测整个生产过程的计算机系统,包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动。
CAE软件集成了有限元法、数值分析、优化设计、图像处理、工程管理学、人机智能工程等多种技术领域,是一种综合性、知识密集型信息产品, CAE软件在功能、性能、前后处理能力、单元库、解法库、材料库等方面进一步完善,版本不断更新,用户界面和数据管理技术等方面已臻于成熟,解决了很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
2. CAE技术在汽车优化设计过程中的作用CAE技术在汽车产品优化设计过程中的作用集中体现在三方面:(1)CAE技术极大地缩短了产品的研制周期,在建模和分析过程中采用实体造型和参数化,模型和参数的修改都很方便,最终确定合理的结构参数所需时间得到大幅度的缩短。
cae在现代产品设计中的作用和价值CAE在现代产品设计中的作用和价值CAE(计算机辅助工程)是一种利用计算机技术进行工程分析和设计的方法,它在现代产品设计中扮演着重要的角色。
CAE可以帮助设计师在产品设计的早期阶段就进行各种分析和模拟,从而提高设计效率、降低成本、缩短开发周期,同时还可以提高产品的质量和可靠性。
CAE可以帮助设计师进行各种分析和模拟,如结构分析、热分析、流体分析等。
通过这些分析和模拟,设计师可以更好地了解产品的性能和特点,从而进行更加精确的设计。
例如,在汽车设计中,CAE可以帮助设计师进行碰撞分析,从而提高汽车的安全性能;在飞机设计中,CAE可以帮助设计师进行气动分析,从而提高飞机的飞行性能。
CAE可以提高设计效率、降低成本、缩短开发周期。
传统的产品设计需要进行大量的试验和实验,这不仅费时费力,而且成本高昂。
而CAE可以通过模拟和分析来预测产品的性能和特点,从而减少试验和实验的次数,降低成本,缩短开发周期。
例如,在手机设计中,CAE可以帮助设计师进行电磁兼容分析,从而减少试验和实验的次数,降低成本,缩短开发周期。
CAE可以提高产品的质量和可靠性。
通过CAE的分析和模拟,设计师可以更好地了解产品的性能和特点,从而进行更加精确的设计。
这样可以避免产品在使用过程中出现各种问题,提高产品的质量和可靠性。
例如,在电子产品设计中,CAE可以帮助设计师进行热分析,从而避免产品在使用过程中出现过热问题,提高产品的可靠性。
CAE在现代产品设计中扮演着重要的角色。
它可以帮助设计师在产品设计的早期阶段就进行各种分析和模拟,从而提高设计效率、降低成本、缩短开发周期,同时还可以提高产品的质量和可靠性。
随着计算机技术的不断发展,CAE在产品设计中的作用和价值将会越来越重要。
CAE技术概述范文CAE技术主要包括结构力学分析(Structural Analysis)、热力学分析(Thermal Analysis)、流体动力学分析(Fluid Dynamics Analysis)和系统动力学分析(System Dynamics Analysis)等。
通过这些分析手段,CAE技术可以模拟和预测诸如机械零件受力、热应力、液体或气体流动等工程问题,为工程师提供了解决问题、改进设计的有效方法。
具体而言,CAE技术可以实现以下功能:1.结构力学分析:包括静力学分析、动力学分析和疲劳分析等,用于预测工程结构在不同条件下的变形、应力以及寿命等,为结构设计提供可靠性评估。
2.热力学分析:主要用于模拟工程系统中热交换以及热传导过程,预测温度场分布和热应力,从而优化热设计、节能减排等。
3.流体动力学分析:主要应用于模拟流体的流动和传热过程,包括空气、水、油和气体等多种介质,以帮助工程师优化系统设计,提高效率和可靠性。
4.系统动力学分析:主要用于模拟复杂动态系统的行为,如机械系统、电路系统和控制系统等,以预测系统的稳定性、响应性能等,从而优化系统设计和控制策略。
1.提高设计效率:CAE技术可以通过模拟和分析,提前发现潜在问题并进行优化,从而减少试错成本和工程重复工作,提高设计效率。
2.降低开发成本:通过CAE技术的应用,工程师可以在虚拟环境中进行大规模的仿真和实验,减少了实际试验样品的数量和代价,从而降低了开发成本。
3.改善产品质量:CAE技术可以预测产品在不同工况下的性能和寿命,提前发现潜在问题,优化设计,从而提高产品质量和可靠性。
4.推动创新发展:CAE技术可以快速评估和比较不同设计方案的性能和效果,为工程师提供了一个快速验证和优化创新想法的平台。
5.促进跨学科合作:CAE技术的应用需要多学科的知识和技能,如工程力学、数值计算、计算机科学等,促进了不同学科之间的合作与交流。
当然,CAE技术也存在一些挑战和限制,如计算复杂性、模型准确性和数据可靠性等。
CAE解决方案概述:计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering,简称CAE)解决方案是一种利用计算机技术来辅助工程设计和分析的方法。
它通过建立数学模型和进行数值计算,可以对产品进行虚拟仿真,从而提供工程设计和优化的解决方案。
本文将详细介绍CAE解决方案的背景、应用领域、工作原理以及优势。
背景:随着计算机技术的快速发展,CAE解决方案应运而生。
传统的工程设计和分析方法需要进行大量的实验和试验,耗费时间和资源。
而CAE解决方案通过建立数学模型和进行数值计算,可以在计算机上进行虚拟仿真,快速得出产品的设计和性能分析结果。
这种方法不仅大大节省了时间和成本,还提高了工程设计的准确性和可靠性。
应用领域:CAE解决方案广泛应用于各个工程领域,包括航空航天、汽车、船舶、机械、电子、建筑等。
在航空航天领域,CAE解决方案可以用于飞机结构设计和强度分析,以及飞行器的气动性能模拟。
在汽车工程中,CAE解决方案可以用于车身结构优化、碰撞仿真和噪音振动分析。
在建筑工程中,CAE解决方案可以用于建筑结构设计和地震响应分析。
总之,CAE解决方案可以在各个领域中提供工程设计和分析的支持。
工作原理:CAE解决方案的工作原理主要包括以下几个步骤:1. 建立数学模型:根据实际工程需求,使用CAD软件或其他建模工具建立产品的几何模型。
2. 网格划分:将几何模型离散化为有限元网格,即将产品划分为多个小单元,每个小单元称为有限元。
3. 材料特性定义:为每个有限元分配材料属性,包括弹性模量、密度、热导率等。
4. 载荷和边界条件定义:定义施加在产品上的载荷和边界条件,如力、热源、约束等。
5. 数值计算:利用数值计算方法,如有限元法、有限差分法等,对建立的数学模型进行求解,得到产品的响应结果。
6. 结果分析:对计算结果进行分析和评估,包括应力分布、变形情况、温度分布等。
7. 优化设计:根据分析结果,对产品的设计进行优化,以满足工程需求。
cae名词解释
CAE,即计算机辅助工程,是一个包含了许多独立的计算机科学技术的领域,旨在帮助工程师们在设计和维护其中的各种产品和过程上,提供详细和精确的仿
真和分析。
这些技术提供了大量的工具和程序,可以提高操作的效率和质量,从而达到优化设计和创新的目标。
CAE的主要领域包括有限元分析(FEA),计算流体动力学(CFD),多体动力学(MBD)和优化。
这些技术在几乎所有的工业领域中都有应用,包括航空航天,汽车,消费品,电子和生物医学等。
有限元分析是CAE应用中的一种数学模型,它通过将一个物体或系统分解为
许多小的、互连的部分(称为"元素"),然后分别对这些元素进行模拟和分析,以理解和预测其在特定条件下的行为和响应。
计算流体动力学是另一种重要的CAE技术,它用于模拟并预测流体在特定条
件下的行为。
这种技术可以应用于一系列的应用中,包括燃烧,空气动力学,天然和人工流体流动等。
多体动力学是用于模拟和分析由多个刚体或柔性体组成的复杂系统的动态行为。
这种技术在许多领域中都有应用,如车辆动态,机械系统,机器人和生物力学等。
优化是CAE的另一个主要领域,其目标是找出在特定约束条件下达到特定目
标的最佳方法或策略。
这可以是设计优化,过程优化,结构优化,或者任何其他需要优化的元素。
总的来说,计算机辅助工程(CAE)是一种先进的科学技术工具,对于推动工业创新和提高效率有着重要的作用。
汽车碰撞安全CAE仿真分析汽车的碰撞安全性是汽车设计开发过程中必不可少的环节,车身结构是碰撞安全的基础,设计出具有良好碰撞吸能性能的安全车身是汽车设计的一个主要目标。
汽车的碰撞安全性能最终要经过实车的碰撞试验来检验,但实车试验成本高昂,在设计过程中不可能为验证某一设计的合理性而反复试验。
CAE仿真分析因其可重复性、低费用、方便性等优点成为检验某一设计是否合理的有效方法。
同捷在12年发展中设计开发了几百款车型,积累了各类型、各级别车型丰富的设计经验。
同时,由于CAE分析已成为设计中的一项不可或缺的流程,几乎每一款车型都要进行碰撞安全CAE仿真分析,也积累了丰富的标杆车和设计车分析经验和数据,完全可以根据不同需求设计出合理的安全车身结构,满足法规及C-NCAP要求。
以下从最常见的几个碰撞性能分析项介绍汽车碰撞安全CAE仿真分析的主要内容。
正面刚性墙碰撞分析根据法规和C-NCAP要求,在正面刚性墙碰撞中,汽车以50km/h的速度正面垂直撞击刚性墙。
车身主要的吸能结构为前保险杠、吸能盒、左右前纵梁等前舱结构,因此,前纵梁上各支架(如纵梁上蓄电池支架、发动机悬置支架等)的布置对碰撞过程中纵梁的吸能弯折型式有很大影响。
由于正面碰撞侧重对约束系统的考察,这就要求车身结构,特别是乘员舱的结构既要设计得比较刚强,保证乘员生存空间的完整性,又要合理的分散碰撞能量,降低传递到乘员舱的力。
利用CAE仿真分析方法,不仅可以输出碰撞过程中B柱、中央通道的加速度,前围板、踏板、方向盘的侵入量,门框变形量及各主要力传递路径结构的截面力等信息,还可以根据分析结果快速地修改主要吸能结构的材料、料厚及特征等,达到优化的目的。
40%偏置碰撞分析40%偏置碰撞与正面刚性墙碰撞最大的区别是偏置碰撞中只有一侧的纵梁结果参与变形吸能,因此,偏置碰撞更多的是对车身结构刚强程度的考察,碰撞力必须很快地通过A柱、门槛梁、车门腰线、地板、中央通道等传递分散,设计中不仅要综合考虑正面刚性墙碰撞的分析结果,还需重点关注A柱、门框及上边梁等结构的变形特点。
Euro-NCAP行人保护试验协议V7.0解析王亚军;王栋;施欲亮;吴沈荣【摘要】为更准确地给主机厂开发欧洲市场提供帮助,解读了最新的Euro-NCAP 行人保护试验协议.通过对比分析了行人保护试验协议V7.0和V6.0之间的主要差异,发现多处内容有所更新,包括试验区域的标记、划分、网格点和评分等.对某车型的行人下腿部进行仿真分析,分析了新旧协议的不同点,以及新版协议V7.0所带来的挑战.最后针对最新Euro-NCAP行人保护协议提出相应的应对措施,比如行人头部、上腿部和下腿部3个碰撞位置所对应的前部车身结构设计开发策略和建议.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2014(004)004【总页数】5页(P304-308)【关键词】行人保护协议V7.0;网格点;下腿部;上腿部【作者】王亚军;王栋;施欲亮;吴沈荣【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院,安徽,芜湖241009;奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院,安徽,芜湖241009;奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院,安徽,芜湖241009;奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院,安徽,芜湖241009【正文语种】中文【中图分类】U461.91从2005年起,欧盟国家的新认证车型必须满足欧盟委员会 (European Commission,EC)行人保护法规(2003/102/EC)第1阶段[1]的要求,从2010年以后,法规将进入更加严格的第2阶段[2-3]。
2002年起,在联合国主持下,包括中国在内的30多个参与国共同研究、协商并制定了全球技术法规(Global Technical Regulations,GTR)[4]。
除政府强制性法规之外,欧洲新车评价规程也将行人保护作为考查内容。
欧洲新车评价规程主要由成人乘员、儿童乘员、行人保护和主动安全4个盒子组成,每个盒子在从1星到5星这5个星级中所对应的比重都各不相同,而且会逐年调整比重。
cae的主要方法
CAE(Computer-Aided Engineering,计算机辅助工程)是一种结合计算机技术和工程学知识的工程模拟方法。
它利用计算机模拟和分析工具来预测和评估产品在实际使用情况下的性能和行为,以优化设计和提高产品质量。
CAE的主要方法包括以下几个方面:
1. 有限元分析(Finite Element Analysis,FEA):将复杂的工程结构分割成有限数量的小元素,通过建立数学模型,利用计算机运行复杂的方程求解器,预测产品在应力、应变、振动等方面的性能和行为。
2. 计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD):通过数值模拟和数学解法,分析和预测液体或气体在工程系统中的流动、传热、压力等性能。
3. 多体动力学分析(Multibody Dynamics Analysis,MDA):模拟和分析多体系统中物体的运动和相互作用,如汽车悬挂系统、机器人运动学和动力学。
4. 优化设计:通过数学建模和计算方法,自动搜索和优化设计参数,以满足给定的性能指标和约束条件。
5. 可靠性分析:通过建立可靠性模型,分析和评估产品在使用寿命和环境变化下的可靠性。
6. 结构优化:通过改变材料和结构的拓扑形状、尺寸和布局等设计参数,实现结构体积和重量的降低、刚度和强度的提高。
这些方法都依赖于数学建模、数值分析和计算机仿真技术,用于预测和评估产品的性能、耐久性、可靠性和安全性。
通过CAE方法,工程师可以在产品开发早期就发现和解决问题,减少试验和制造成本,提高产品的质量和竞争力。
基于行人头部碰撞保护的发动机罩结构设计李子云;李峥;李涛;李燕龙;杨飘;罗鑫;陈文【摘要】在车辆与行人碰撞事故中行人属于弱势群体,而且行人头部受到的伤害尤其严重,所以研究发动机罩结构有利于提高行人头部的保护.文章基于GB/T 24550—2009中行人头部碰撞保护的要求和CAE计算精度设定头部碰撞保护的设计目标,阐述了避开碰撞风险区、增大溃缩空间及弱化零部件局部结构的3种主要设计方法,并且利用PAM-CRASH软件详细分析了这些方法在发动机罩结构设计中的应用和改善效果,结果表明头部损伤指数(HIG)均有不同程度地降低,最大降幅可达892.该方法对汽车行人保护开发方面具有实际借鉴意义.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】3页(P27-29)【关键词】行人头部保护;发动机罩;避开风险区;增大溃缩空间;弱化结构【作者】李子云;李峥;李涛;李燕龙;杨飘;罗鑫;陈文【作者单位】东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心;东风汽车公司技术中心【正文语种】中文在美国和欧洲等汽车发达国家和地区,行人保护已经成为强制性法规要求,是汽车基本的市场准入要求,同时也是Euro-NCAP评分内容中的一项。
我国仍然属于人车混合的交通状况,汽车碰撞事故频繁发生。
在汽车与行人碰撞事故中,行人属于弱势群体,加上现阶段汽车缺乏对行人保护的措施,行人伤亡严重。
随着人们对行人保护意识的不断提高,2009年我国出台了GB/T 24550—2009《汽车对行人的碰撞保护》,而且2018版C-NCAP将会加入行人保护的考察项目。
此外,在人车碰撞的交通事故中行人身体的各个部位都有可能受到损伤,但不同部位的损伤程度会根据其生物力学特性以及碰撞中与车体接触位置的不同而有所不同。
在人车碰撞事故中行人的头部是最易受到重度损伤的部位(80%),其次为胸部(7%)、脊柱(6%)及腹部(6%)。
CAE的意义计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering,简称CAE)是一种利用计算机辅助来解决工程问题的技术手段。
CAE技术广泛应用于机械、航天、船舶、汽车、电子等领域,并且在工程设计、模拟分析、工艺规划等方面得到了广泛的应用。
下面将从以下几个方面介绍CAE的意义。
提高工作效率传统的工程设计与分析存在大量的实验和试错过程,这不仅费时费力,而且成本十分高昂。
而CAE技术可以通过建立工程模型,利用计算机仿真分析,在计算机上进行仿真试验,大大缩短开发时间,降低开发成本。
在机械工程设计领域中常用的有有限元分析、计算流体力学和多体动力学等CAE方法,通过使用这些方法,可以模拟物理机制和工程工作状态,并利用计算机对数据进行深度分析和处理,达到最佳设计效果。
可重复性和准确性CAE技术在工程分析中要求显著的科学原则和理性方法来分析物理和化学现象。
因此,CAE技术在工程设计和分析方面有着很高的准确性和可靠性。
同时,CAE技术的可重复性是非常强的,可以多次修改和完善模型,在针对各种可能性做出最佳决策之前,多次模拟试验,从而最大程度减少工程设计中的错误。
增强可视化与人机交互CAE技术在工程分析中增加了可视化和人机交互的管理手段。
利用高质量的图形和人机交互式管理系统,工程师能够对工程模型进行三维可视化,可以在仿真分析中做出快速而准确的判断,使得设计和分析结果更加清晰易懂,并更好地与客户交流。
同时,一些CAE软件提供团队协作平台,可通过网络进行数据共享,快速集成全组的意见,根据客户需求吸纳和更新设计要求。
促进技术创新CAE技术极大地促进了技术创新的推进。
通过CAE技术,工程师们可以在计算机模拟系统中进行仿真和分析,从而建立最佳的工程模型。
这不仅推动了工业技术的发展,也对各个技术领域的技术研究和发展起到了积极的作用。
提升产业竞争力CAE技术被广泛地应用在各个行业,通过它,企业可以快速准确地设计和开发产品或生产系统,把新产品或生产系统在短时间内推向市场。
CAE范围及基本知识简介CAE分析目的就是为机车产品的研制提供参考和指导,缩短相关产品的研制周期,降低产品成本,提高产品质量。
CAE工作主要是应用专业分析软件有FELAC,对机车零部件进行结构分析、热分析、接触分析、模态分析、优化分析、拓扑优化、疲劳分析。
目前机车主要有这些重要零部件需要分析计算:机车各型柴油机的机体、曲轴、活塞、整体安装架的分析计算,机车转向架构架的分析计算,机车车体结构的分析计算,机车车轴的分析计算等。
CAE工作简介提出、开发、掌握先进的CAE分析技术,为设计准备和提供必须的设计分析手段与技术。
对设计师在工作中进行CAE分析技术支持、指导、培训,以提高设计师的CAE应用水平。
对外负责进行CAE技术的交流、合作、可行性研究,了解和收集CAE技术的新理论、新方法、新标准。
机车重大产品设计项目中的分析计算工作,负责产品设计方案的对比分析和优化分析,指导并优化产品设计。
负责机车原有产品或零件的校核计算工作,为查找事故原因或进行改进设计提供指导。
参与机车零部件委外计算分析工作,主要负责审核计算分析合同的技术条款和计算分析报告的合理性。
熟悉机车相关产品的结构性能、计算标准,研究并确定计算实施方案。
学习相关业务知识和相关法规,以保证CAE工作的时效性。
附:FELAC 2.0软件简介FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言,它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式,非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式,并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。
FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后,就可以得到所有有限元计算的程序代码,包含串行程序和并行程序。
该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。
并且基于FELAC 1.0的用户界面,新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能,并且丰富了文本编辑功能,改善了用户的视觉体验,方便用户快速便捷的对脚本或程序进行编辑、编译与调试。
基于HyperMesh的行人保护碰撞区域划线方法冯亚玲高鹏飞苏成谦天津一汽夏利汽车股份有限公司产品开发中心摘要:行人保护碰撞法规中的碰撞区域由几条重要基准线组成。
本文以某款车为例,详细阐述了运用HyperMesh相关命令手动划线的方法,并介绍了自主开发的自动划线程序。
碰撞区域基准线是空间连续曲线,在HyperMesh中操作必须曲线离散化,分析基准线的几何关系,定制辅助线模板文件,通过正确的操作命令,可以提高划线的效率。
基于手动划线方法的思路,开发的自动划线程序可以简化划线操作。
关键词:行人保护碰撞区域,HyperMesh,侧面基准线,WAD,发动机罩后面基准线1 概述2009年我国发布了汽车对行人的碰撞保护法规(GB/T 24550-2009),行人保护已成为汽车安全领域发展的一个热点。
在行人碰撞CAE分析中,碰撞区域的准确划分是一项关键技术。
在车身造型设计阶段,必须基于精确的碰撞区域进行造型评估,快速绘制碰撞区域基准线成为CAE分析的前提条件。
法规定义的基准线包括:发动机罩前缘基准线、发动机罩后面基准线、侧面基准线、保险杠上部基准线、保险杠下部基准线、包络线(WAD1000及WAD1700)。
其中有几条基准线的划线方法一致。
本文结合某款车区域划分实例,重点介绍HyperMesh软件绘制侧面基准线、WAD和后面基准线的方法,并对比了手动划线和自动划线的结果。
研究表明,基于HyperMesh可以实现用程序自动划线,采用正确方法也可以用手动方法快速划分区域。
2 手动划线方法截取车身前部结构的模型,包括发动机罩外板、翼子板、保险杠、大灯表面、散热器罩、通风盖板、风挡玻璃等等,可以用Surface模型或是Mesh模型(需偏置到外表面)。
建议采用rigid body mesh划分的网格模型,特征能完整保留、而且在HyperMesh操作快捷。
为提高划线操作的效率,根据基准线定义,创建统一的辅助线模板文件。
以下分别详解侧面基准线、包络线(WAD线)和发动机罩后面基准线的划线步骤。
cae分析报告CAE(计算机辅助工程)是一种通过计算机模拟和仿真技术来分析物体性能和行为的方法。
它在各个领域都得到了广泛的应用,例如汽车工程、航空航天、建筑结构等。
本篇文章将对CAE分析报告进行探讨,介绍其意义、内容和编写要点。
一、概述CAE分析报告是基于对实际物体进行仿真和模拟后得到的结果,用于评估物体的性能、强度、对环境的响应等。
它提供了全面的分析结果和可行的改进方案,为工程师和设计师在产品开发和优化过程中提供指导意见。
因此,编写一份准确、详细的CAE分析报告对于工程项目的成功和效率至关重要。
二、内容1. 建模与网格划分CAE分析的第一步是建立物体的数学模型,并进行网格划分。
模型的精确度和网格质量将对计算结果的准确性产生重要影响。
因此,在报告中需要详细描述建模过程,包括采用的软件和方法、模型的几何特征、所选网格类型和质量等。
2. 载荷和约束条件在进行CAE分析前,需要确定物体所受的外部载荷和内部约束条件。
比如,在汽车工程中,载荷可以是行驶在不同路况下的动态载荷,约束条件可以是车轮在地面上的接触条件。
在报告中,需清晰地描述这些载荷和约束条件,并给出计算依据和分析原理。
3. 结果分析CAE分析的核心是得到准确的结果,并进行深入的分析与解释。
在报告中,应包括物体的应力分布、变形情况、疲劳寿命、流体流动轨迹等相关结果。
同时,需要对结果进行分析,解释其原因和影响,并与实验数据进行对比,以验证模型的准确性。
4. 优化方案根据CAE分析的结果,可以提出改进和优化方案,以提高产品的性能和可靠性。
在报告中,需要详细描述这些方案的设计思路和实施步骤。
同时,对于每个方案,应进行CAE分析以评估其效果,并给出具体的指导建议。
三、编写要点1. 语言简洁明了:CAE分析报告通常是给工程师和设计师阅读的,因此要避免使用过于专业或晦涩的术语和定量方法。
尽可能使用简单明了的语言,使读者能够轻松理解和掌握分析结果。
2. 图表展示清晰:在CAE分析报告中,经常使用图表来展示结果和数据。
cae在工程机械中的作用
CAE(计算机辅助工程)在工程机械中的作用非常重要。
以下是它在工程机械中的具体作用:
1.设计分析:CAE可以在设计过程中使用,帮助工程师进行强度、疲劳、稳定性等方面的分析,预测零件寿命和测量强度安全因数。
2.优化设计:CAE可以使用顶点和边界扫描法等方法优化问题局部的几何形状。
3.模拟生产流程:CAE可以模拟生产工艺中的各种流程,如注塑、铸造、锻造等,以预测热变形和冷却效果,并优化生产流程。
4.模拟操作环境:CAE还可以模拟操作环境,并预测机械在各种条件下的性能,如恶劣气候、高海拔、高温、高湿度等。
5.快速原型制作:CAE可以生成大量的3D模型,从而加快原型制作和测试的速度。
总之,CAE在工程机械设计和制造方面的应用是非常重要的,可以有效地提高生产效率和机械的质量和可靠性。
行人保护小腿冲击器有限元模型开发近年来,交通事故的发生率不断上升,其中行人被车辆撞击的情况越来越多见。
因此,对行人的保护成为了一项非常重要的工作。
行人保护小腿冲击器正是为此而开发的一项重要技术。
本文将介绍行人保护小腿冲击器的有限元模型开发。
有限元方法(Finite Element Method, FEM)是计算机辅助分析工程设计的一种先进技术。
它可以通过将结构划分为有限个小块,并在其中加以求解,从而得到整个结构的性能和应力分布情况,是一种非常有效而可靠的分析方法。
行人保护小腿冲击器的开发也是采用了有限元方法进行模拟分析。
行人保护小腿冲击器主要是为了保护行人在与车辆碰撞时,减轻对其腿部的伤害。
由于碰撞过程是一个非线性动态过程,因此需要建立一个符合实际情况的三维有限元模型。
根据小腿骨骼形态和力学特性,对其进行建模,并将其与冲击器进行耦合,在车辆撞击时对其进行力学分析。
为了确定小腿骨骼的力学特性,需要进行力学实验。
比如在实验中,可以将小腿骨骼放在机械臂之中,并通过扭转、拉伸等方式进行拉伸试验,从而得到小腿骨骼的应力应变曲线和材料参数。
通过这些参数,可以对小腿骨骼进行数值模拟分析。
接下来是模型的建立。
在模型中,小腿骨骼及其周围的软组织被建模为一系列三维有限元网格,并加入封闭型空气减震装置模拟冲击过程。
冲击器还需要考虑其内部结构对于冲击力的缓冲和分散的作用。
通过不断的迭代分析,得到符合实际情况的模型。
最后,需要进行验证实验,验证模型的准确性。
将模拟的冲击器安装在实际使用中的车辆上,并进行碰撞试验。
通过试验认证,可以确定行人保护小腿冲击器的可靠性,保证行人在与车辆碰撞时受伤率的降低。
总之,行人保护小腿冲击器的有限元模型开发是一项复杂的工程,需要以实验为基础,在此基础上,通过有限元方法构建出符合实际情况的模型。
通过此项技术的应用,可以保护行人的安全,减轻其在车辆事故中受伤的程度。
随着城市的发展和人口的增加,交通事故在日常生活中越来越常见。
cae工程师前景CAE工程师(Computer-Aided Engineering Engineer)是指利用计算机辅助工程(CAE)技术进行产品设计、研发和生产的专业人员。
随着科技的不断发展,CAE技术在各个领域得到了广泛的应用,因此CAE工程师的前景非常广阔。
首先,随着制造业的不断发展和升级,对产品设计和研发的要求也越来越高。
传统的试验测试方法需要耗费大量的时间和资源,而CAE技术能够在计算机上进行虚拟仿真,可以更加快速、准确地进行产品设计和优化。
因此,很多制造企业都将CAE技术作为提高产品质量和降低成本的重要手段,对CAE 工程师的需求量也越来越大。
其次,随着数字化和智能化技术的不断发展,CAE技术在汽车、航空航天、船舶、建筑、能源等领域的应用越来越广泛。
比如在汽车行业,CAE技术可以用于车身结构的强度分析、碰撞仿真、流体力学分析等,帮助汽车制造商提高车辆的安全性、性能和燃油经济性。
在航空航天领域,CAE技术可以用于飞机结构和发动机的设计和优化,提高飞机的飞行性能和燃油效率。
在建筑领域,CAE技术可以用于建筑结构的优化和灾害模拟,提高建筑物的安全性和可靠性。
在能源领域,CAE 技术可以用于电力系统的仿真和优化,提高能源的利用效率。
因此,CAE工程师在这些领域的就业机会将会越来越多。
此外,随着人工智能、大数据和云计算等技术的快速发展,CAE技术也会得到更加广泛的应用。
比如,利用机器学习和深度学习算法,可以对大量的仿真数据进行分析和处理,从中提取有用的信息,帮助工程师更好地进行产品设计和优化。
利用云计算平台,可以将大规模的仿真任务分布到多台计算机上进行并行计算,大大提高计算效率和效果。
因此,具备人工智能和大数据技术的CAE工程师将会更加受到重视和追捧。
总之,CAE工程师因为其专业技能和广泛的应用领域,具有很好的就业前景。
为了获得更好的职业发展机会,CAE工程师可以不断学习和掌握最新的CAE技术和相关知识,并且结合其他领域的专业知识,提高自己的综合能力。
汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统,其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用,在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。
CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有:刚度、强度(应用于整车、大小总成与零部件分析,以实现轻量化设计)、NVH分析(各种振动、噪声,包括摩擦噪声、风噪声等)、机构运动分析等;而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高,已投入实际使用,完全可以用于定性分析和改进设计,大大减少了这些费用高、周期长的试验次数;虚拟试车场整车分析正在着手研究,此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。
一、刚度和强度分析有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用,特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。
另外,当考虑机械应力与热应力的偶合时,像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。
(1)车架和车身的强度和刚度分析:车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件,对于全承载式的客车车身更是如此。
车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。
另外,就整个汽车而言,当车架和车身重量减轻后,整车重量也随之降低,从而改善整车的动力性和经济性等性能。
(2)齿轮的弯曲应力和接触应力分析:齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。
通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析,优化齿轮结构参数,提高齿轮的承载载力和使用寿命。
(3)发动机零件的应力分析:以发动机的缸盖为例,其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用,还会产生复杂的热应力。
缸盖开裂事件时有发生。
如果仅采用在开裂处局部加强的办法加以改进,无法从根本上解决问题。
有限元法提供了解决这一问题的根本途径。
二、NVH分析近年来,随着人们环保意识的增强,对汽车提出了更高要求。
为此,国际汽车界制定NVH 标准,即噪音(Noise)、振动(Vibration)、平稳(Harshness)三项标准,通俗称为乘坐轿车的“舒适感”。
福建电脑2010年第2
期
CAE技术在行人保护中的应用王韶华(同济大学上海200437)
【摘要】:在机动车辆造成的人员伤亡事故中,行人伤亡的人数仅次于车内乘员伤亡人数位居第2位,因此对于行人保护的研究刻不容缓。本论文主要完成两方面的工作:(1)运用计算机技术完成假人小腿冲击器以及车辆主要防撞部件的建模,以备今后研究使用;(2)运用CAE软件完成模拟的行人保护试验,得出模拟碰撞曲线。
【关键词】:EURONCAP行人保护小腿冲击器CAE
引言近年来,随着汽车制造技术的不断进步,汽车的安全措施日益完善。通常情况下,总质量在2.5t以下的非平头乘用车以及在乘用车基础上改制的、总质量在2.5t以下的非平头小货车都已具备了包括安全带、安全气囊,以及各种安全电子系统在内的安全措施,从而大大提高了驾驶的安全性和对乘员的保护。然而,根据世界卫生组织和世界银行牵头编写的《世界预防道路交通伤害报告》显示,在道路交通事故中,行人(包括骑车人)往往是最大的受害群体。根据世界银行2002年的统计,全世界平均每年共有117万人死于道路交通事故,其中有65%是行人。欧盟的有关分析数据也显示,在欧盟的道路交通事故中,行人的死亡数据是车内乘员的9倍,骑车人的死亡数据是车内乘员的8倍。在中国,根据公安部交通管理局的统计,2000、2001、2002年的交通事故中,行人和骑自行车的人死亡人数分别为6414、7046、6798,分别占当年交通事故死亡人数的6.83%、6.65%、6.22%。尽管从比例数字来看并不高,但绝对数字已相当可观。而且,随着近两年汽车保有量的迅速增加,驾驶员素质的参差不齐,以及中国道路长期存在的混合交通特点行人在交通事故中的伤亡总数将居高不下,甚至会有上升趋势。尽管在城市交通管理中已经采取了诸如过街天桥、过街地下通道、人行横道以及交通安全岛等许多措施来保护行人的安全。这些措施也取得了很大的成效,行人伤害的绝对人数仍然十分巨大。因此如何保护行人,减轻其在与车辆发生碰撞时的伤害已经逐渐成为各国汽车安全性研究的新领域和焦点问题,行人碰撞保护是目前汽车安全性研究的最新领域。本论文主要是运用计算机技术完成人体以及车辆关键吸能部件的建模,以备今后研究使用,然后运用CAE(计算机辅助工程)软件完成模拟的行人保护测试方法中的小腿冲击器撞击保险杠的试验,得出模拟碰撞曲线。论文研究的工程应用价值在于使用CAE软件模拟行人保护碰撞测试方法中的小腿冲击器撞击保险杠的试验,得出模拟的撞击曲线,并在将来与实际试验得出的曲线做比较,找出差异之处,并以实际曲线为依据在计算机上对车辆的关键吸能部件进行修改和完善。实际试验与计算机模拟两者相辅相成,共同作用,最终目的为整车厂商提供可行的改良建议,以达到最终降低车辆对行人的伤害指数。这样既节约成本又缩短研发周期,是未来试验的发展方向。1、试验法规与研究现状1.1国内外研究现状欧洲对行人保护试验作了深入的研究,并提出了试验方法。1987年,EEVC(欧洲试验车委员会)成立了工作组WG10,负责行人保护指令中肢体模型试验的评价研究,并于1994年提交了一个评价汽车前部表面与行人碰撞的推荐试验方法;1997年EEVC又成立了工作组WG17,继续对WG10提出的试验方法进行分析研究;1998年2月,EEVCWG17综合考虑了事故统计、生物力学和试验分析领域中的新发现和新技术的应用,提出了改进后的试验方法。从"2005年12月开始,欧盟内所有汽车都要逐步配备行人保护系统。目前EEVC法规提出了三种测试类型:1)腿部模型和保险杠的碰撞试验。对于高保险杠的车辆还应该专门进行大腿模型与保险杠的碰撞试验。试验主要测量膝关节弯曲角度、膝关节剪切变形和小腿上部加速度等参数。
2)大腿模型和发动机罩前缘的碰撞试验。
试验主要测量碰
撞力和弯矩。
3)头部模块和发动机罩上表面的碰撞试验。
试验主要测量
头部损伤值HIC。试验要求每个头部模块在被认为是最容易造成伤害的部位进行九次试验。
行人碰撞保护方面的研究作为目前中国汽车安全性研究的最新领域,其主要的研究方法分为试验和计算机模拟两大方面。
试验模拟:由于目前并没有专门的行人碰撞试验假人(PedestrianDummy),EEVC提出了基于子系统试验(Sub-SystemTests)或称为部件试验(ComponentTests)的试验程序,
即采用称
之为冲击器(Impactor)的单独的试验部件对车身前部的典型部位进行碰撞试验。冲击器代表了行人身体最容易受到伤害以及伤害最严重的部位,并具有与行人相应身体部位类似的力学特性,共分为3类4种冲击器:头部冲击器,包括成人头部冲击器和儿童头部冲击器;大腿冲击器;腿部冲击器。上述4种冲击器分别代表了成人的头部、儿童的头部、成人的大腿或臀部以及成人的腿部。试验的目的是研究在车辆与行人碰撞的过程中影响行人运动的车身前部的结构性能。
计算机模拟:对行人碰撞保护研究的另一个重要手段则是计算机模拟。随着计算机技术的发展,计算机模拟在工程辅助分析中越来越占有突出的地位。以适当的理论建立人体和车辆的计算模型,可以在计算机中虚拟地呈现行人与车辆碰撞的各种工况,从而全方位地把握行人在碰撞后的运动情况以及伤害情况。而且,通过计算机模拟可以快速地了解车辆外形、尺寸的变化对行人碰撞性能的影响,大大地节约了研究的时间和费用。
2、
模型设计与建立
2.1计算机模拟技术汽车实际使用过程中发生碰撞时,汽车的运动轨迹以及车内乘员的运动状态往往十分复杂,因此运动方程式的建立和求解也很复杂。由于碰撞过程中,人和车的运动规律不同,再加上碰撞激烈时车身发生大变形并引起仪表板、前围板等零部件缩入乘客室内,减少了人体与室内物体的距离,也使问题求解复杂化。因此,汽车碰撞的计算机模拟研究一般包括以下三个方面内容:(1)用有限元方法研究汽车碰撞过程中车身、车架变形及动态响应;(2)研究人体在多种碰撞条件下的响应;(3)多体动力学计算。与之相关的最基本的也是最复杂的工作是建立能真实反映实际碰撞过程的数学模型。目前数学建模主要涉及以下研究领域:
(1)建立适用于不同碰撞条件(正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞等)下的车体动力学模型,包括各种汽车部件模型;
(2)建立体现不同人体特征和动力响应特性的假人模型;
(3)建立人体局部结构的生物力学模型;
(4)建立汽车安全系统模型。
2.2模型设计与建立
97福建电脑2010年第2期(下转第106页)2.2.1模型设计依据本论文小腿模型设计依据为欧洲新车评价程序-行人保护测试方法(EUROPEANNEWCARASSESSMENTPRO-GRAMME-PEDESTRA-IANTESTINGPROTO-COL)
中的小腿冲击锤撞
击保险杠的试验。
小腿冲击保险杠实验要求用13.4kg的冲击锤模拟人的腿,(见图1
小腿腿形冲击器)冲击锤由两段刚体组成,中间用可变形的金属棒连接,代表膝关节。小腿自由飞行至少700mm后以40公里/小时的速度垂直撞击车辆前部保险杠。要进行的三次试验,
第一次撞击保险杠中间的1/3区域,另两次分别撞击两侧的1/3
区域。要求膝部弯曲角不大于15°、剪切位移不大于6mm、小腿加速度不大于150g
。
2.2.2模型设计方案本论文的小腿模型建立的使用软件为Altair
Engineering公司出品的HyperMesh软件。
HyperMesh是一个高性能的有限元前后处理器,可以用它建立有限元模型、观察计算结果和进行数据分析。对于一个模型的处理大致可分为以下几个步骤:
·创建原始模型·几何清理·建立Materialcollectors输入材料参数·生成网格根据EEVC(欧洲车辆安全促进委员会)对小腿冲击器的要求,参考TRL公司的冲击器实物,所建立的小腿冲击器有限元模型如图2所示。
3、
模型导入与计算
3.1模型导入软件LS-DYNA的发展与汽车碰撞仿真是密不可分的。在20世纪60年代和70年代中,显示有限元程序在美国能源部实验室开发出来,各种算法已开始成熟,如显式积分、壳单元和接触算法等。在20世纪80年代中期建立第一个整车碰撞模型并进行了计算。由于超级计算机(Gray)的发展使碰撞仿真在工业方面的应用成为可能。在近20年内,汽车碰撞仿真得到了迅速发展,
今天它已完全作为一个必不可少的工具整合在汽车产品设计开发当中,如果没有强大的CAE技术支持,产品可能毫无竞争优势可言。
在汽车行业CAE仿真分析快速增长的需求和机遇主要是受到法规的驱动,如在1985-2002年之间,法规试验要求差不多增加了20倍。其次是从1985年以来软件和计算机硬件的迅速发展和汽车厂商对计算机资源的广泛应用。还有就是汽车厂商由于市场竞争优势需要,要求设计周期缩短。受到物理样机昂贵,试验能力有限及CPU时间价格的降低等原因,促使汽车行业CAE仿真分析快速增长。
3.2模型导入计算结果经过前阶段HyperMesh的处理,最后可将模型导入LS-
DYNA软件进行计算,得出模拟曲线。
整个碰撞试验大概在0ms-200ms就已完成,而小腿冲击试验冲击距离短速度快,所以此次计算大约持续60ms即足以满足整个试验
经过计算后得到的波形如图3,4,5所示:
图3胫骨加速度波形图4膝关节剪切位移波形图5膝关节弯曲角波形其中胫骨最大加速度为173.52g,膝关节最大剪切位移为3.
56mm,膝关节最大弯曲角度为25.25°。
4、
结论
本文的研究工作主要是分析了某车型的EuroNCAP小腿保护性能,通过使用HyperMesh软件完成小腿冲击器的建模,并将完成的模型导入LS-DYNA软件进行计算的出最终的模拟曲线。
参考文献:
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