項目四CAE虛擬試驗技術4.3.1常用CAE軟件介紹

ANSYS軟件是融結構，熱，流體，電磁，聲學于一體的大型通用有限元商用軟件，可廣泛應用于核工業，鐵道，石油化工，航空航天，機械制造，能源，電子，造船，汽車交通，國防軍工，土木工程，生物醫學，輕工，地礦，水利，日用家電等一般工業及科學研究，是目前最主要的有限元（FiniteElementAnalysis，簡稱FEA）程序。該軟件可在大多數計算機及操作系統上運行；ANSYS基于Motif的菜單系統使用戶能夠通過對話框，下拉式菜單和子菜單進行數據輸入和功能選擇，大大方便了用戶操作。ANSYS軟件能于大多數CAD軟件實現數據共享和交換，是現代產品設計中高級的CAD/CAE軟件之一。ANSYS公司成立于1970年，是由美國匹茲堡大學的JohnSwanson博士創建的，其總部位于美國賓夕法尼亞州的匹茲堡，目前是世界CAE行業最大的公司。50余年來，ANSYS公司一直致力于設計分析軟件的開發，不斷吸取新的計算方法和計算技術，領導著世界有限元技術的發展。ANSYSHyperworks美國Altair公司開發的HyperWorks是一個創新、開放的企業級CAE平臺，它集成設計與分析所需各種工具，具有無比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面。HyperWorks包括以下模塊：a)AltairHyperMesh高性能、開放式有限單元前后處理器，讓您在一個高度交互和可視化的環境下驗證及分析多種設計情況。b)AltairMotionView通用多體系統動力學仿真及工程數據前后處理器，它在一個直觀的用戶界面中結合了交互式三維動畫和強大無比的曲線圖繪制功能。c）AltairHyperGraph強大的數據分析和圖表繪制工具，具有多種流行的工程文件格式接口、強大的數據分析和圖表繪制功能、以及先進的定制能力和高質量的報告生成器。d)AltairHyperForm集成HyperMesh強大的功能和金屬成型單步求解器，是一個使用逆向逼近方法的金屬板材成型仿真有限元軟件。e)AltairHyperOpt使用各種分析軟件進行參數研究和模型調整的非線性優化工具。f)AltairOptiStruct世界領先的基于有限元的優化工具，使用拓撲優化方法進行概念設計。g)AltairOptiStruct/FEA基本線性靜態、特征值分析模塊。

目前，Altairhyperworks軟件已經成為汽車企業應用最廣泛的主流軟件之一。4.3.1常用CAE軟件介紹MSC.Patran/Nastran

MSC.SoftwareCorporation（簡稱MSC.Software）公司創建于1963年，總部位于美國洛杉磯。MSC.Software公司產品眾多，其中最著名的有MSC.PATRAN，MSC.NASTRAN，MSC.MARC，MSC.DYTRAN，MSC.FATIGUE等。MSC.PATRAN誕生與1980年前后，是由美國國家宇航局（NASA）開發的通用計算機輔助工程分析前后處理器，它是工業領域最著名的并行框架式有限元分析工具。它始終是美國聯邦航空管理局（FAA）飛行器適航證領取的唯一驗證軟件。4.3.1常用CAE軟件介紹感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術有限元基本概念和相關術語單元節點載荷邊界條件初始條件有限元基本概念和相關術語4.3.2有限元基本概念和相關術語（1）單元

有限元模型中每一個小的塊體稱為一個單元。根據其形狀的不同，可以將單元劃分為以下幾種類型：線段單元，三角形單元，四邊形單元，四面體單元和六面體單元等。由于單元是構成有限元模型的基礎，因此單元類型對于有限元分析過程至關重要。一個有限元程序提供的單元種類越多，該程序功能就越強大。ANSYS程序提供了一百余種單元種類，可以模擬和分析絕大多數的工程問題。4.3.2有限元基本概念和相關術語（2）節點

用于確定單元形狀，表述單元特征及連接相鄰單元的點稱為節點。節點是有限元模型中的最小構成元素。多個單元可以公用1個節點，節點起連接單元和實現數據傳遞的作用。節點4.3.2有限元基本概念和相關術語（3）載荷

工程結構所受到的外在施加的力或力矩稱為載荷，包括集中力，力矩及分布力等。在不同的學科中，載荷的含義有所差別。在通常結構分析過程中，載荷為力，位移等，在溫度場分析過程中，載荷是指溫度等，而在電磁場分析過程中，載荷是指結構所受的電場和磁場作用。載荷4.3.2有限元基本概念和相關術語（4）邊界條件

邊界條件是指結構在邊界上所受到的外加約束。在有限元分析過程中，施加正確的邊界條件是獲得正確的分析結果和較高的分析精度的關鍵。（5）初始條件初始條件是結構響應前所施加的初始速度，初始溫度及預應力等。邊界條件4.3.2有限元基本概念和相關術語感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術CAE（ComputerAidedEngineering）為計算機輔助工程的英文縮寫。采用虛擬分析方法對結構（場）的性能進行模擬（仿真），預測結構（場）的性能，優化結構（場）的設計，為產品研發提供指南，為解決實際工程問題提供依據。CAE分析的概念4.3.4CAE分析基本流程增加設計功能，減少設計成本；縮短設計和分析的循環周期；

增加產品和工程的可靠性；

采用優化設計，降低材料的消耗或成本；

在產品制造或工程施工前預先發現潛在的問題；

模擬各種試驗方案，減少試驗時間和經費；

進行機械事故分析，查找事故原因。CAE分析的優勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析的優勢4.3.4CAE分析基本流程CAE分析流程第一階段：制定有限元分析方案最大變形最大應力受載下的剛度極限強度疲勞壽命振動特性熱應力幾個要求的綜合優化4.3.4CAE分析基本流程CAE模型CAD模型第二階段：汽車結構有限元建模及計算4.3.4CAE分析基本流程第三階段：對分析結果進行評價，并對前處理模型進行確認4.3.4CAE分析基本流程第四階段：檢驗分析結果是否達到目標值要求，并采取必要的優化措施4.3.4CAE分析基本流程感謝聆聽項目四CAE虛擬試驗技術剛度和強度分析4.3.5CAE技術在汽車工程中的應用NVH分析4.3.5