車體分析的案例
基于無網格仿真技術的特種車體結構分析
表2所示為車體前6階模態結果對比，以有限元方法的仿真結果為參考，前6階模態頻率最大相對誤差為4.8%，平均相對誤差為2.45%，具有很好的一致性，模態振型結果也一致。
2.3 車體結構靜態分析計算對比
車體結構的靜態分析工況下，約束車體兩側第5平衡軸支座6個方向的自由度，在車體兩側第一平衡軸支座處添加方向垂直向上，大小為10 000 N的力。
靜態分析工況下，兩種方法計算得到的車體應力分布情況如圖6所示，可以看出靜態分析下，兩種分析方法車體的應力分布情況具有很好的一致性，有限元方法中靜態分析的最大應力為99.7 MPa，無網格方法中靜態分析的最大應力為97.2 MPa，以有限元中仿真分析結果為參考，車體靜態分析最大應力值的相對誤差為2.5%，最大絕對誤差為2.5 MPa。
表2 車體前6階模態分析結果對比
圖6 車體靜態分析對比
2.4 車體結構動態分析計算對比
車體結構的動態分析工況下，約束車體兩側第5平衡軸支座6個方向的自由度，在車體左側第1平衡軸支座處添加垂直向上的8g沖擊加速度，在車體右側第1平衡軸支座處添加垂直向下的8g沖擊加速度。圖7給出了車體動態工況邊界條件及沖擊加速度隨時間變化的曲線。
圖7 車體動態分析工況邊界條件
動態分析工況下，有限元方法和無網格方法計算得到的車體最大應力幅值以及整體應力分布狀態均比較一致，計算結果如圖8所示。其中，有限元方法計算得到車體的最大應力為190 MPa，無網格方法計算得到的車體最大應力為193.6 MPa，車體動態分析最大應力值的相對誤差為1.9%，最大絕對誤差為3.6 MPa。
圖8 車體動態分析對比
2.5 仿真計算效率對比
圖9給出了車體結構仿真的無網格方法和有限元方法在計算時間上的對比。
展開 【iSolver案例分享54】軌道客車車體模態分析
1.引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法組件，精度和Abaqus一致。本文以軌道客車車體模態分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2.案例背景
振動模態是彈性結構固有的整體特性。通過對軌道客車車體進行模態分析，可以得到車體固有頻率和相應的振型，避免車體的共振（尤其是車體與轉向架之間）引發災難性的后果。
3.有限元模型介紹
整車模型主要采用殼單元模擬，主要設備（如空調、變流器等）采用質量點模擬，設備與車體的連接通過MPC約束模擬。模型共包括殼單元1222916個，質量單元6個。
展開 CAE技術在高速動車組研發中的應用
隨著CAE技術在高速列車車體研發中的應用，高速列車車體的研發中碰到的技術難點都一一得到了解決，下面具體介紹CAE技術在高速軌道車輛車體的研發中的應用：
CAE技術在高速軌道車輛車體的研發中的應用，根據研究對象的不同，可分為兩部分：車體結構分析和流固耦合分析，車體分析包括對車體的強度、氣密強度、剛度與模態以及車體模態與轉向架固有模態的關系，車體局部模態與車內振動及車體局部模態與車內噪音的關系進行仿真分析等一系列技術項目，主要解決車體輕量化與車體剛度、強度提高之間的矛盾；流固耦合分析包括對列車表面壓力分布、氣動阻力、氣動升力、交會壓力波、側向力及隧道效應和列車運行的側風平穩性、氣動噪聲等諸多方面等數值仿真項目，為提高高速列車車體的空氣動力學性能提出解決方案，同時還為車體結構分析提供外部流場載荷，用于結構分析。根據公司前期軌道車輛車體設計和仿真分析的經驗，我公司建立了適合高速軌道車輛車體仿真分析的CAE技術平臺，制定了科學的仿真分析流程，可以同時進行車體分析和流固耦合分析。
以高速列車車體研發流程為例來介紹CAE技術在高速列車車體設計中的實際應用，首先對高速列車車體的設計方案進行流固耦合分析，應用流體動力學軟件對列車表面壓力分布、氣動阻力、氣動升力、交會壓力波、側向力及隧道效應和列車運行的側風平穩性、氣動噪聲等諸多方面進行仿真分析，根據仿真結果對車體結構和車體斷面尺寸進行優化設計，例如：車體初次設計時在車頂受電弓安裝座處沒有設計導流罩，仿真計算結果表明該處氣動阻力過大，同時產生嚴重的氣動噪聲；根據仿真分析的結果，改進了受電弓安裝座，并增加了導流罩；在對受電弓安裝座以及導流罩的多個設計方案分別進行了仿真分析后，得到了最優的設計方案；從最初的仿真分析到得到最優的設計方案，由于CAE技術的幫助，只需要兩周時間，極大的縮短了設計周期。
展開 基于meshfree和abaqus的地鐵車輛車體檢測工裝變形仿真分析
二、使用meshfree進行變形分析
將模型導入meshfree。由于meshfree的處理方式，只需要刪掉一些無用的零部件就可以了，最終生成的部件數321個和解除對902個。約束條件為地腳約束，載荷為重力載荷。如下圖所示：
對其進行受力分析，從模型處理到計算完成整個過程約1個小時。
從以上可以看出，整體的變形最大為1.4mm，垂向最大位移為0.79mm，小于標準值，安全
三、abaqus計算
此模型在使用abaqus進行計算時首先使用hypermesh進行網格劃分。由于對稱結果，采取1/2建模。模型（局部）如下：
對其進行分析。由于大量的板殼結構，需要進行復雜的幾何處理，并定義不同的截面屬性，整個分析大約一周。結果如下
由上可以看出，最大變形位移1.8mm。
展開 
Abaqus在鐵路機車行業CAE分析中的應用
V型彈簧由橡膠超彈性材料構成，具有高度的材料非線性，在工作載荷作用下變形很大，應用小變形線性理論分析無法求解。目前應用的經驗公式誤差較大，已失去了實用意義。為確定產品結構，進行設計時，通常是先出實驗樣機，然后進行樣品三向剛度實驗，根據樣品實驗的結果，對產品結構進行修改，反復循環設計修改一樣品實驗，直到設計能滿足產品所需技術要求。
ABAQUS軟件具有強大的非線性分析功能，是橡膠材料有限元分析的標準軟件，提供了豐富的橡膠材料本構，同時還可以考慮橡膠材料的粘彈性和應力軟化等材料行為。同時，利用借助ABAQUS優化設計功能，可以對影響三向剛度因素進行參數化處理。
空氣彈非線性有限元分析簧的
對空氣彈簧的有限元分析比較復雜，因為涉及了有限元力學分析中的各類非線性問題，具有強烈非線性行為的橡膠材料，彈簧的大變形等，并要對空氣彈簧中的氣體進行適當的模擬，這樣才可能得到有價值的結果。Abaqus提供相關的氣體單元可以使膠囊中的氣體進行模擬分析。
車體分析
車體是容納運輸對象的裝置，在整個車輛的自重中，車體所占的比例最大。在當前車輛輕量化、高速化的趨勢中，也是所受影響最大的機車部分。采用新材料，新工藝對車體實施輕量化后必須對其強度剛度進行評估，以使其在減重的同時還可以保持同樣或更高的強度。
同時，車輛減重后不可避免地會帶來結構振動,噪聲增加等問題,此時就要關注車體動態特性,要對車體進行模態分析。
利用ABAQUS的非線性求解器，可以對工作中存在大變形以及接觸問題的強度剛度問題進行快速準確的計算。同時，對于象車體這樣的復雜的大規模模型，ABAQUS還提供了子模型分析功能。在進行了總體分析以后，可以把自己敢興趣的區域進行網格的細化，將總體模型中得到的載荷以及邊界條件加到子模型中，進行進一步的分析。
ABAQUS中的Lanczos求解器可以快速準確的進行特征值的提取。
展開 samcef mecano在汽車發動機方面的應用
SAMCEF在車輛仿真方面，一方面，在車體結構分析方面，可利用其提供的線性/非線性求解器完成車身材料分析，結構強度以及振動分析；另一方面，在發動機仿真方面，可利用其專業的轉子動力學解決方案完成發動機曲軸的分析，此外，其提供的Mecano非線性求解器，又可以完成車輛在特定任務運動過程中的動力學分析。
鏈接是samcef mecano在汽車發動機方面的應用的一些視頻與資料。
http://yun.baidu.com/pcloud/album/info?query_uk=1882165809&album_id=8764754926678422606
展開 RADIOSS 整車碰撞模型轉換方法
在此以常用工況 50FFB、64ODB、50MDB 為例，結合相應的試驗數據，經過校核有限元模型中零部件的幾何 形狀、材料和厚度，調整臺車與整車的相對位置，利用 RADIOSS 有限元軟件進行計算，得到對標分析結果。
壁障臺車信息
RADIOSS 格式的偏置碰固定壁障為 solid 壁障，總質量為 26.1kg，節點總數為 49180，單元總數為 48311，其 中殼單元總數為 9310，實體單元總數為 39000，并包括一個剛體單元，如圖 2 所示。
RADIOSS 格式的側碰可移動變形壁障總質量為 950kg，其中分為前面碰撞塊 24kg，臺車 926kg。模型的基本 信息中，節點總數為 8629，殼單元總數為 348，實體單元總數為 6300，如圖 3 所示。
能量信息
在整車仿真計算過程中，主要包括的物理能量有動能、內能、沙漏能、接觸能等能量信息。從圖 4 可以看出，整 車 50FFB 正面碰撞使用 RADIOSS 計算仿真過程中，整個模型的物理能量保持平穩下降趨勢。動能和內能的變化也 處于合理狀態之中，沙漏能占總能量的 3.7%，接觸能量占總能量的 14%。
計算結果與試驗結果的比較
在整車正碰中通過考察前圍板侵入量、前縱梁變形模式以及 B 柱的加速度等特性來分析車體結構特征。整車側 碰工況中通常考察 B 柱內板侵入量、門內板關鍵部位侵入量、門外板變形模式以及 B 柱的速度特性等來分析車體結 構特征。通過采用 RADIOSS 顯式求解器，對整車模型上述各工況進行計算和分析，并與相應的物理試驗進行比較，從比較結果可以看出，該轉換方法在實際應用中是非常有效的。
展開 ANSYS的焊接參數對其溫度場的影響分析
不銹鋼車體結構受力部件主要使用不同強度等級 SUS301L 不銹鋼 ,此外在底架等關鍵部位還采用了少量的高強度耐候鋼、低合金結構鋼和鋁合金等材料。不銹鋼板材的沖壓性能是衡量不銹鋼材料在1綜述述評車體上應用的重要指標 ,不銹鋼材料的熱物理性能又決定了不銹鋼車體的制造工藝主要采用電阻點焊方法。
針對不銹鋼車體大多采用無涂裝形式和點焊焊接方法的要求 ,其車體結構與碳鋼車體有著較大差別。在車體結構上的主要特征為:便于點焊作業的骨架連接方法(如骨架之間采用專門設計的連接板) 。
結構設計考慮了點焊的工藝性 ,盡最大可能消除角焊、對接焊等焊接變形較大的電弧焊結構;)采用冷滾壓成形的波紋車頂板 ,以增加縱向剛度和垂向剛度;取消了車頂縱梁 ,同時也簡化了點焊工藝;采用盲窗結構 ,提高了車體的密封性和強度;增設車下裙板 ,加大車體鋼結構斷面 ,提高車體的垂直抗彎剛度;)對于受力較大且點焊組裝難以保證強度的部位或部件 ,采用低合金鋼的角焊、對焊結構 ,如車體底架的端部處;
由于無涂裝不銹鋼車體表面質量要求較高 ,對熱變形控制嚴格 ,傳統碳鋼車體采用火焰調平外板的方法受限 ,因此在設計上使車體的結構非常適合于裝配 ,在工藝上嚴格控制焊接熱量輸入以減少焊接變形。
例如 ,車體鋼結構各大部件連接處均留有合適的裝配間隙;通過采用最佳焊點分布和控制點焊焊核直徑等措施 ,在保證連接強度的前提下 ,減少熱量輸入。此外 ,借助于ANSYS等計算機三維分析軟件 ,對不銹鋼車體結構進行強度分析和優化設計 ,最大限度地利用不同強度等級的不銹鋼板材 ,改進和優化了不銹鋼車體的設計結構。
展開 結合具體案例談一談物流仿真軟件plantsimulation的應用
定義好后進行分析，分析結果如下：
通過圖可以看出，B0409（機加工）臺位是瓶頸工序，非常影響產能，同時天車的使用率也很高。因此需要進行優化。
天車由于已在車間布置4臺，且運行的不可跨越特性及高價值性。故考慮調整各工位對天車的調用時間。如錯開機加工與裝配工位的休息時間，已減少對天車的等候，提高天車的利用率。
經過優化，可達到60輛/100天的產能，較現行方案提升33.33的產能。此時各工位工況統計圖如圖4所示
總結：
生產線能否以均衡的節拍進行生產，直接影響企業的生產能力。因此進行生產線平衡分析，解決瓶頸問題，資源的合理調度，減少生產線中通用設備調用沖突，提高生產能力是企業重點關注的問題。
本文通過建立仿真模型，對某車輛車體生產線進行分析，確定目前生產線存在的問題和瓶頸，對工序瓶頸工位進行分析、改善和平衡，定量提出解決的關鍵措施，改善結果達到企業提高產能的目標，這對現有裝配線優化、解決現有問題，以及規劃新生產線有重要的指導意義
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展開 頻域振動疲勞計算的最新技術（一）
Neuber
notch修正支持應變疲勞（考慮塑性應變），可以輸出塑性因子，plasticity index=Ee-p/Ee，基于頻域的應變壽命分析。
圖6. 利用線性計算結果進行非線性評估
同時，由于頻域振動和疲勞損傷在同一個求解器里計算，不需要保留中間結果，使得內存的利用率大大提高。并且可以在MSC
Nastran的環境中，以疲勞壽命為約束，利用SOL200求解序列進行優化分析。同一工具完成多項工作，不僅能提高計算效率、降低用戶的學習曲線，還可減少用戶的采購費用。
總結
用有限元方法進行頻域的疲勞分析的基礎理論研究經歷了30多年，已經日趨成熟。相對于時域疲勞分析，頻域疲勞分析不但能夠節省大量的計算時間，還能在預測結構的疲勞壽命的同時，進一步發現影響疲勞壽命的原因。通過查看PSD函數在頻域上的分布，可以找到影響疲勞壽命的關鍵振動模態，并且發現關鍵部件和部位，從而對提高疲勞壽命提出有針對性的設計改善方案。
MSC Nastran在版本2017中推出了MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue（NEVF），解決了許多阻礙頻域振動疲勞方法推廣的技術瓶頸。大大提高了頻域振動疲勞分析的可操作性、計算效率和適用范圍。
參考文獻
[1] 吳濤等，“基于路譜頻域的車身疲勞分析”，計算機輔助工程，第21卷 第2期，2012年4月；
[2] 康晨辰，聶宏，“飛機尾翼聲振疲勞疲勞壽命分析”，學科分類號：082501， 論文編號：1028701 16-S155；
[3] 樸明偉，方吉，“基于剛柔耦合仿真的集裝箱車體振動疲勞分析”中圖分類號：U270 U272。
展開 2005---2007上半年PRO/E論文集(320多篇，已編輯了目錄，方便大家下載）
ProE三維技術在工裝設計中的應用與開發
ProE在精密播種機設計中的應用
基于ProEngineer采煤機的三維動態仿真與優化設計
基于ProENGINEER輪轂模具分型面的建立方式
基于PROE的盤形凸輪三維設計方法
基于ProE的雙四桿飛剪機的參數化設計
基于ProE的斜齒圓柱齒輪的實體模型
第九頁
基于ProE塑料制品的二維圖創建方法
簡述基于Proengineer的銷齒擺線齒輪三維設計方法
ProMoldDesign在模具零件設計中的應用
基于ProE wildfire20的圓錐齒輪三維參數化造型程序設計
基于ProENGINEER的參數化產品設計
基于ProEngineer的參數化零件二次開發研究與實現
基于ProE的產品設計自動化
基于ProE的螺旋面鉆尖刃磨機床運動仿真
基于ProE的雙軸定位機構虛擬樣機的建模與校核
基于ProE的注塑模CADCAECAM集成化技術
第十頁
基于ProE二次開發的諧波傳動CADCAM輔助系統的開發與研究
基于ProE三維模型的參數化設計方法研究與實現
ProE Wildfire 20在壓鑄模設計中的應用
ProE在叉車貨叉架設計中的應用
基于ANSYS和ProE的直齒圓錐齒輪齒根應力有限元分析
基于ProENGINEERANSYS軟件的刨齒刀有限元分析
基于ProEngineer塑料注射模澆注系統的研究與開發
基于ProE的參數化特征造型在零件設計中的應用
基于ProE的端面傳動蝸輪副的計算機輔助設計
基于ProE的數控機床主軸箱的設計與運動仿真
第十一頁
基于ProE的陶瓷墻地磚模具設計
基于ProE的特殊五坐標機床的后置處理器的開發
基于ANSYS和ProE的直齒圓錐齒輪齒根應力有限元分析
CZ70_1型靜水壓試壓機移動車體的ProE分析
GRAPH曲線在ProE中的應用
ProEngineer
展開 
