CAE技术在行人保护中的应用

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。