1、CAE基本概念培训基本概念培训结构有限元提纲提纲l结构分析的目的l结构几个基本术语的含义l有限元方法概况lCAE目前可以做的事情l项目组相应提供的数据 1 1、克服传统设计方法的不足。、克服传统设计方法的不足。以往的设计大都是基于经验的，基于经验的设计以往的设计大都是基于经验的，基于经验的设计在以往的产品开发中取得了巨大的成功，但也存在一在以往的产品开发中取得了巨大的成功，但也存在一些不足，一般只能解决行不行的问题，很难解决优不些不足，一般只能解决行不行的问题，很难解决优不优的问题，并且经验的积累需要时间，有时也不可靠。优的问题，并且经验的积累需要时间，有时也不可靠。2 2、评价设计、评价设计
2、 3 3、优化设计、优化设计 结构分析的目的结构分析的目的 结构几个基本术语结构几个基本术语l刚度l强度l模态结构几个基本术语结构几个基本术语刚度概念刚度概念刚度：抗变形能力，看位移。基本要求：构件在工作时的弹性变形在规定的限度内。晒衣绳竹竿钢管 车身前后刚度小，中间刚度大。l强度：抗破坏（断裂或明显塑性变形），看应力 高强度钢板、低强度钢板都是钢板，基本特征没有变，变的是能够胜任的场合。结构几个基本术语结构几个基本术语强度概念强度概念l模态：固有频率及振动形式 为基于白车身动态特性的设计开发提供参考依据。结构几个基本术语结构几个基本术语模态概念模态概念l平滑刚度设计l等强度设计l高频设计结构
3、几个基本术语结构几个基本术语刚度、强度、模态要求刚度、强度、模态要求有限元简介有限元简介l有限元方法l有限元分析步骤l有限元方法也叫有限元方法也叫“有限单元法有限单元法”或或“有限元素法有限元素法”，英文是：英文是：“Finite Element Method”Finite Element Method”。这种方法最。这种方法最初起源于结构分析，由结构力学的位移法发展而来。初起源于结构分析，由结构力学的位移法发展而来。l有限元的基本思想就是分片逼近有限元的基本思想就是分片逼近 。将连续系统分割成有限个分区或单元，对每个单元将连续系统分割成有限个分区或单元，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元
4、按标准方法组合成一提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统。个与原有系统近似的系统。有限元简介有限元简介有限元方法有限元方法x)(xfy y 从定积分的定义出发，可以将曲线分成若干小段，用若干矩形面积之和作为近似解，如果在小段内用简单函数逼近曲线，在有限范围内结果精度可以得到显著提高。有限元简介有限元简介有限元方法示意有限元方法示意l实验方法实验方法 最大优点是结果真实可靠，通常被当作产品最终定型的权威性依据。缺点是：最大优点是结果真实可靠，通常被当作产品最终定型的权威性依据。缺点是：1 1）实验一定要在样品或样机试制之后才能进行，成本高、周期长，并且只适合）实验一
5、定要在样品或样机试制之后才能进行，成本高、周期长，并且只适合批量生产的产品。批量生产的产品。2 2）可以获得的数据量有限，无法对设计提供更多的指导，更无法进行结构优化。）可以获得的数据量有限，无法对设计提供更多的指导，更无法进行结构优化。3 3）受实验手段的限制，有些参数无法测准。）受实验手段的限制，有些参数无法测准。l有限元方法有限元方法 1 1）经济、快捷，成本低、周期短。（与实验相比）经济、快捷，成本低、周期短。（与实验相比）2 2）一次分析可以获得大量的数据。）一次分析可以获得大量的数据。3 3）可以与设计同步进行。）可以与设计同步进行。4 4）可以配合优化算法，对设计进行优化。）可以
6、配合优化算法，对设计进行优化。缺点是：受计算机硬件的限制，精度有限。缺点是：受计算机硬件的限制，精度有限。有限元简介有限元简介有限元方法与试验方法的比较有限元方法与试验方法的比较有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程 前处理 求解 后处理1 1、前处理、前处理 用于模型数据准备的软件。通常包含结构几何建模、网用于模型数据准备的软件。通常包含结构几何建模、网格生成、边界条件处理及材料参数生成、编辑与修改等功能。格生成、边界条件处理及材料参数生成、编辑与修改等功能。2 2、后处理、后处理 用于处理、分析和评价分析结果的软件。通常包含物用于处理、分析和评价分析结果的软件。通常包含物理量分布
7、规律的显示、分析结果的变换处理、各种曲线及图表的理量分布规律的显示、分析结果的变换处理、各种曲线及图表的生成与绘制等处理功能。生成与绘制等处理功能。有限元前后处理的概念有限元前后处理的概念有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程l几何建模几何建模l网格生成网格生成l材料参数材料参数l边界条件处理边界条件处理前处理计算模型生成前处理计算模型生成有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程网格时间l单元l焊点l胶粘：玻璃胶、顶棚胶l其他连接：螺接、铆接、翻边有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程精度有限元简介有限元简介常用单元类型常用单元类型材料参数数据材料参数数据基本参数：
8、弹性模量、泊松比、密度基本参数：弹性模量、泊松比、密度碰撞还需：应力应变曲线、应变率曲线碰撞还需：应力应变曲线、应变率曲线有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程准确准确边界条件说明边界条件说明约束约束载荷载荷有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程沟通沟通l物理量分布规律的显示物理量分布规律的显示l分析结果的变换处理分析结果的变换处理l各种曲线及图表的生成与绘制各种曲线及图表的生成与绘制后处理后处理有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程后处理后处理后处理的目的在于分析计算模型是否合理，提出结论。后处理的目的在于分析计算模型是否合理，提出结论。用可视化方法（等值线、等
9、值面、色块图）分析计算结用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算结果，包括位移、应力、应变、温度等；果，包括位移、应力、应变、温度等；最大最小值分析；最大最小值分析；特殊部位分析。特殊部位分析。有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程THANK YOUSUCCESS2022-11-522后处理后处理有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程后处理后处理有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程后处理后处理有限元简介有限元简介有限元分析过程有限元分析过程CAECAE现阶段在做的事情现阶段在做的事情l刚度：白车身刚度，开闭件刚度 l强度：白车身强度，悬架关键件强度 l模态
10、：白车身自由模态，开闭件自由模态，悬架关键 件自由模态。l碰撞：整车前碰、侧碰、后碰、40偏置碰l流体：外表面，空调风道l运动：轮跳，悬架运动学，悬架动力学，整车操稳，整车平顺，雨刮，玻璃升降器刚度刚度白车身刚度：弯扭刚度开闭件刚度：弯扭刚度，垂向刚度（车门）强度强度白车身强度：驱动，制动，转向，上下冲击，单轮冲击等。悬架关键件强度：驱动，制动，转向，上下冲击，单轮冲击等。模态模态l白车身自由模态l开闭件自由模态l悬架关键件自由模态。碰撞碰撞l整车前碰碰撞碰撞l侧碰碰撞碰撞后碰碰撞碰撞40偏置碰流体流体外流场：迎风面积，风阻系数。流体流体空调风道：出风均匀性，风量分配比率。出风口出风口流量（流
11、量（kg/s）出风口风量比例分析值出风口风量比例分析值左出风0.05223.4左中出风0.05725.7右中出风0.05424.3右出风0.05926.6运动运动运动运动l轮跳：极限位置l悬架运动学：四轮定位l悬架动力学：受力时四轮定位参数变化量l整车操稳：中性转向点侧向加速度，不足转向度，车身侧倾度。l整车平顺：汽车舒适度 l雨刮：极限位置，运动轨迹l玻璃升降器：间隙检查项目组提供的数据项目组提供的数据l数模l参数l工况项目组提供的数据项目组提供的数据数模数模l结构：白车身、开闭件、悬架关键件（副车 架、摆臂、横向稳定杆、扭转梁）l碰撞：内外饰，转向系统、制动系统等l流体：车身外表面（包括后
12、视镜，油箱等）空调风道l运动：悬架项目组提供的数据项目组提供的数据参数参数l材料参数 结构板金件结构板金件 基本参数：弹性模量、泊松比、密度基本参数：弹性模量、泊松比、密度 碰撞还需：应力应变曲线、应变率曲线碰撞还需：应力应变曲线、应变率曲线 运动衬套 各衬套刚度、阻尼各衬套刚度、阻尼 轮胎刚度、阻尼轮胎刚度、阻尼l运动分析参数运动分析参数 前后悬架刚度、座椅刚度、转动惯量前后悬架刚度、座椅刚度、转动惯量l动力响应动力响应 路面不平度，振动频率、幅度路面不平度，振动频率、幅度项目组提供的数据项目组提供的数据工况工况约束：焊点，固连，螺栓，铰链，万向节等。载荷：集中载荷，均步载荷，压强，位移量。运动关系：移动，旋转，相对位移。结论结论l刚度、强度、模态l有限元：分片逼近 l项目组提供：材料参数、工况THANK YOUSUCCESS2022-11-543
