ansys汽車仿真優(yōu)化的案例
基于ANSYS的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓?fù)?em>優(yōu)化仿真分析
摘 要：本研究基于ANSYS軟件，針對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化展開了仿真分析。首先，針對不同的工藝約束，建立了多目標(biāo)拓?fù)?em>優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過比較不同拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果的區(qū)別和優(yōu)劣勢，選取了最優(yōu)的拓?fù)?em>優(yōu)化建模方法。隨后，根據(jù)拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果，建立了工程化結(jié)構(gòu)數(shù)模。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在所建立的多目標(biāo)拓?fù)?em>優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)下，得到了一種在工藝約束下最優(yōu)的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)具有較好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，可為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞：ANSYS;汽車轉(zhuǎn)向節(jié);拓?fù)?em>優(yōu)化;工藝約束;多目標(biāo)優(yōu)化;力學(xué)性能;
1 引言
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要部件，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響著汽車的操控性和安全性。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)通常采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試錯(cuò)方法，存在設(shè)計(jì)時(shí)間長、成本高、效率低等問題，同時(shí)難以滿足不同工況下的需求。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，基于拓?fù)?em>優(yōu)化的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。在不同的工藝約束下，通過建立多目標(biāo)拓?fù)?em>優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，可以快速高效地得到優(yōu)化結(jié)果，有效提高轉(zhuǎn)向節(jié)的性能和質(zhì)量。此外，拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)還可以大幅減少設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，提高設(shè)計(jì)效率和可靠性，同時(shí)降低產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
2 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化
2.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中非常重要的部件之一，主要起到連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和輪轂的作用。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞到車輪，控制車輛的方向和行駛狀態(tài)。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)通常采用鑄造或鍛造的方式制造，形狀比較固定，存在一些設(shè)計(jì)上的局限性。而拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)則可以通過對結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的得到，進(jìn)一步提高汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的性能和質(zhì)量[1]。
2.2 拓?fù)?em>優(yōu)化在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
拓?fù)?em>優(yōu)化作為一種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用。
展開 AMESim仿真優(yōu)化實(shí)例：基于AMESim的汽車制動(dòng)踏板感覺仿真及優(yōu)化
6 結(jié)束語
本文以某SUV 為研究對象，分析其制動(dòng)系統(tǒng)并在AMESim上搭建了制動(dòng)系統(tǒng)仿真模型，基于模型分析了8 個(gè)主要參數(shù)對踏板特性的影響，引入BFI 對車輛踏板感覺進(jìn)行客觀評價(jià)，并進(jìn)行優(yōu)化，較大幅度提升了汽車制動(dòng)踏板感覺。同時(shí)，建立的仿真模型還可用于分析搭載傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)的車輛在不同工況下的制動(dòng)性能，研究結(jié)果也可為智能汽車ACC、AEB系統(tǒng)的踏板感覺特性提供參考。
下一步可以開展制動(dòng)部件參數(shù)對制動(dòng)踏板感覺的貢獻(xiàn)度研究，對各參數(shù)進(jìn)行量化排列。同時(shí)，可將真空助力器換為電子助力器，開展智能汽車ACC、AEB 系統(tǒng)制動(dòng)踏板感覺研究。
展開 多物理場仿真對新能源汽車用電機(jī)優(yōu)化分析 衡祖仿真
1、問題所在
為了改善空氣質(zhì)量，減少環(huán)境污染，減少對石油的依賴，降低能源安全風(fēng)險(xiǎn)，國家大力倡導(dǎo)發(fā)展新能源汽車，大量新能源車企應(yīng)運(yùn)而生，競爭日趨激烈。使用經(jīng)濟(jì)效率較高的電機(jī)對于增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力非常重要。然而電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜參數(shù)之間耦合性高，需要借用仿真軟件在已有設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真和優(yōu)化分析，得到特定性能下的理想設(shè)計(jì)，以減少開發(fā)成本和時(shí)間。
2、如何解決
國內(nèi)某車企的系列電機(jī)轉(zhuǎn)速400-1000rpm，適用于新能源車的剎車系統(tǒng)、電氣機(jī)械系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)等。針對該企業(yè)提升電機(jī)運(yùn)行效率的需求，基于通用仿真平臺(tái)Simdroid，開發(fā)了專屬電機(jī)軟件，可便捷優(yōu)化電機(jī)參數(shù)。
在通用多物理場仿真PaaS平臺(tái)Simdroid?（伏圖?）中，通過“二維建模”功能，對電機(jī)的定轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑、定轉(zhuǎn)子槽型等主要部件進(jìn)行參數(shù)化建模；對模型整體進(jìn)行網(wǎng)格剖分、邊界設(shè)置、磁場分析，可以得到電壓、電流曲線，以及等值線和云圖。
參數(shù)定義
磁場分布云圖
完成電機(jī)磁場分析流程后，使用Simdroid?內(nèi)置的APP開發(fā)器，用戶能夠非常方便地進(jìn)行APP開發(fā)。在三相感應(yīng)電機(jī)仿真計(jì)算APP中，通過對關(guān)鍵尺寸的調(diào)節(jié)，可以得到不同的設(shè)計(jì)方案，用戶可根據(jù)分析結(jié)果選擇方案。
電機(jī)仿真APP開發(fā)界面
3、前景介紹
三相感應(yīng)電機(jī)仿真計(jì)算APP可用于同類電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，覆蓋通信設(shè)備、電子產(chǎn)品、汽車、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。建模、網(wǎng)格劃分等復(fù)雜過程已封裝完好，可大幅降低設(shè)計(jì)工程師的使用門檻。該仿真APP具有輕量化、易操作等優(yōu)勢，可幫助企業(yè)快速迭代產(chǎn)品，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | Adams FMI聯(lián)合仿真助力福特汽車優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能
解決方案
福特工程師利用Adams的控制聯(lián)合仿真來支持功能模型重用接口(FMI)工具，該工具獨(dú)立于模型交換或聯(lián)合仿真的開放標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。FMI標(biāo)準(zhǔn)使得從一組數(shù)字組裝的物理定律和控制系統(tǒng)模型創(chuàng)建虛擬產(chǎn)品成為可能。模型的FMI實(shí)例稱為功能模型單元(FMU)。FMU是一個(gè)格式化文件，包含XML格式的模型描述文件、動(dòng)態(tài)鏈接庫和模型數(shù)據(jù)文件。FMI可用于模型交換或協(xié)同仿真。
動(dòng)力傳動(dòng)系模型
Adams與AMESim FMI聯(lián)合仿真
Adams FMI支持將Matlab或Easy5的Adams控制聯(lián)合仿真擴(kuò)展到所有使用FMI聯(lián)合仿真標(biāo)準(zhǔn)的軟件。在這種情況下，福特的工程師使用Adams 3D傳動(dòng)系統(tǒng)和整車模型作為聯(lián)合仿真主模型，使用AMESim1D變矩器滑移控制器模型作為聯(lián)合仿真從模型，目標(biāo)是優(yōu)化變矩器滑移，以滿足車輛的拖載NVH目標(biāo)，同時(shí)最大限度地提高燃油經(jīng)濟(jì)性。在Adams/Driveline中創(chuàng)建了一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)模型，包括一臺(tái)帶有三個(gè)支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)帶鎖止離合器的液力變矩器，一個(gè)帶內(nèi)軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個(gè)帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節(jié)和車輪的前傳動(dòng)系統(tǒng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)模型使用Adams/Car集成到整車模型中。
展開 
設(shè)計(jì)仿真 | Adams FMI聯(lián)合仿真助力福特汽車優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能
解決方案
福特工程師利用Adams的控制聯(lián)合仿真來支持功能模型重用接口(FMI)工具，該工具獨(dú)立于模型交換或聯(lián)合仿真的開放標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。FMI標(biāo)準(zhǔn)使得從一組數(shù)字組裝的物理定律和控制系統(tǒng)模型創(chuàng)建虛擬產(chǎn)品成為可能。模型的FMI實(shí)例稱為功能模型單元(FMU)。FMU是一個(gè)格式化文件，包含XML格式的模型描述文件、動(dòng)態(tài)鏈接庫和模型數(shù)據(jù)文件。FMI可用于模型交換或協(xié)同仿真。
動(dòng)力傳動(dòng)系模型
Adams與AMESim FMI聯(lián)合仿真
Adams FMI支持將Matlab或Easy5的Adams控制聯(lián)合仿真擴(kuò)展到所有使用FMI聯(lián)合仿真標(biāo)準(zhǔn)的軟件。在這種情況下，福特的工程師使用Adams 3D傳動(dòng)系統(tǒng)和整車模型作為聯(lián)合仿真主模型，使用AMESim1D變矩器滑移控制器模型作為聯(lián)合仿真從模型，目標(biāo)是優(yōu)化變矩器滑移，以滿足車輛的拖載NVH目標(biāo)，同時(shí)最大限度地提高燃油經(jīng)濟(jì)性。在Adams/Driveline中創(chuàng)建了一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)模型，包括一臺(tái)帶有三個(gè)支架的I4汽油渦輪增壓直噴(GTDI)發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)帶鎖止離合器的液力變矩器，一個(gè)帶內(nèi)軸和行星齒輪組的六速變速箱，以及一個(gè)帶有差速器、連接軸、半軸、萬向節(jié)和車輪的前傳動(dòng)系統(tǒng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)模型使用Adams/Car集成到整車模型中。
展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統(tǒng)CFD仿真分析與優(yōu)化
針對設(shè)計(jì)缺陷對除霜模型進(jìn)行優(yōu)化，最終優(yōu)化效果顯著，滿足整車除霜性能要求。經(jīng)過對樣車的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對比論證，優(yōu)化方案后的除霜效果能達(dá)到目標(biāo)設(shè)定要求。
表3 除霜模式各風(fēng)管流量分配
參考文獻(xiàn)
[1] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB11555—2009《汽車風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法》.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.
[2] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB11562-1994《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.
[3] 周安勇，王樹桂.汽車除霜的計(jì)算流體力學(xué)仿真[J]，汽車技術(shù).
文章來源：重型汽車
展開 光學(xué)仿真 | 優(yōu)化汽車內(nèi)部照明體驗(yàn)
本文原刊登于Ansys Blog：《Optimizing the Interior Automotive Lighting Experience》
作者：Gwenael Moysan | Ansys應(yīng)用工程經(jīng)理
編輯整理：劉洋 | Ansys應(yīng)用工程師
當(dāng)我們談?wù)?em>優(yōu)化人類感知的內(nèi)部照明時(shí)，我們實(shí)際上指的是兩個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域：安全性和駕駛員體驗(yàn)。如果內(nèi)部照明可以提供盡可能最佳的體驗(yàn)，駕駛員則能夠更好地應(yīng)對頗具挑戰(zhàn)性或意外的駕駛狀況，并且減輕疲勞感。除了功能優(yōu)勢外，內(nèi)部照明可以使汽車變得更具時(shí)尚、現(xiàn)代感，讓人心情愉悅，或者也可以使汽車酷炫感十足。如今，照明在汽車造型中發(fā)揮著重要作用。
內(nèi)部照明包括衛(wèi)星導(dǎo)航/GPS，車頂燈，存儲(chǔ)、閱讀和環(huán)境照明，例如光導(dǎo)或光管。上述每一種照明類型都會(huì)影響駕駛員的舒適性和安全性。工程師需要平衡光學(xué)要求（例如均勻性）以及與性能和成本相關(guān)的其它重要規(guī)范。得益于多物理場仿真，工程師可以考慮復(fù)雜的人性化設(shè)計(jì)，同時(shí)滿足核心工程設(shè)計(jì)約束條件。
環(huán)境照明的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
在為汽車設(shè)計(jì)尋找盡可能最佳的照明配置和材料選擇時(shí)，工程師面臨著諸多光學(xué)挑戰(zhàn)。
展開 ANSYS Workbench汽車防撞梁碰撞仿真，附講解視頻及模型文件 ￥88
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導(dǎo)手冊
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，具有極高參考價(jià)值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結(jié)構(gòu)的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結(jié)果處理等各個(gè)方面。設(shè)置方法程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導(dǎo)用戶使用ANSYS Workbench進(jìn)行防撞梁碰撞仿真分析。通過幾何處理、材料定義、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置、邊界條件定義、計(jì)算參數(shù)配置及結(jié)果分析等步驟，完成從建模到仿真的全流程操作。本手冊適用于結(jié)構(gòu)工程師、仿真分析師及相關(guān)技術(shù)人員。
2. 幾何處理
2.1 幾何導(dǎo)入
推薦使用SpaceClaim或DesignModeler (DM) 進(jìn)行幾何前處理，二者在抽殼、幾何修復(fù)等操作中效率較高。也可選擇用其他三維CAD軟件（如SolidWorks、CATIA）導(dǎo)入幾何，但需確保導(dǎo)出格式兼容（如.stp、.igs）。
打開Workbench，進(jìn)入Geometry模塊。右鍵點(diǎn)擊Import Geometry，選擇防撞梁模型文件（如.stp格式）。點(diǎn)擊Generate生成幾何體，雙擊進(jìn)入該模塊，檢查模型完整性。也可以先打開該模塊，再導(dǎo)入幾何。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計(jì)算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點(diǎn)擊目標(biāo)面，設(shè)置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實(shí)體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結(jié)構(gòu)。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
展開 電動(dòng)汽車電機(jī)總成懸置系統(tǒng)仿真分析及優(yōu)化
摘要
：為了對電動(dòng)汽車電機(jī)懸置系統(tǒng)的固有特性進(jìn)行分析，利用 ＡＤＡＭＳ 建立電機(jī)懸置系統(tǒng)六自由度仿真模型，計(jì)算電機(jī)總成懸置系統(tǒng)的固有頻率和能量解耦率，得出懸置系統(tǒng)各階固有頻率均大于內(nèi)燃機(jī)汽車，且繞電機(jī)軸線方向振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于內(nèi)燃機(jī)汽車，整車豎直方向和俯仰方向存在嚴(yán)重的振動(dòng)耦合。通過改變電機(jī)的懸置位置和剛度對電機(jī)懸置系統(tǒng)進(jìn)行仿真優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明：通過改變電機(jī)的懸置位置和剛度，可以使懸置系統(tǒng)的固有頻率分布更加合理，能量解耦率得到提高。
關(guān)鍵詞
：電動(dòng)汽車；電機(jī)懸置系統(tǒng)；ＡＤＡＭＳ；仿真
全球能源危機(jī)、環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，純電動(dòng)汽車作為新能源汽車的一個(gè)重要方向，符合國家節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢，國內(nèi)諸多汽車制造廠和研究機(jī)構(gòu)對電動(dòng)汽車進(jìn)行了深入研究［１］
。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的振動(dòng)噪聲源差別較大。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的噪聲主要來源于發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣噪聲、散熱風(fēng)扇噪聲、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲、路面輪胎噪聲、車身振動(dòng)噪聲和風(fēng)噪聲［２］。電動(dòng)汽車由于沒有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和進(jìn)排氣噪聲這兩大主要噪聲，其噪聲比內(nèi)燃機(jī)汽車噪聲在一般工況下減小很多［３］，但由于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特殊性，在加速時(shí)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，并且瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩沖擊較大［４-６］，這些振動(dòng)和沖擊會(huì)傳給車架，引起
車內(nèi)振動(dòng)噪聲和部件的疲勞破壞，此時(shí)噪聲比內(nèi)燃機(jī)汽車噪聲要大。
牽引電機(jī)通過懸置系統(tǒng)安裝在汽車車架上，懸置系統(tǒng)支撐電機(jī)的重量，對動(dòng)力總成與車架間的振動(dòng)起雙向隔離作用［７-９］。驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工作過程中，在懸置系統(tǒng)某一個(gè)自由度方向作用變化的激振力，并引起該方向的振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致其他自由度方向的振動(dòng)，出現(xiàn)耦合振動(dòng)。由于耦合振動(dòng)擴(kuò)大了振動(dòng)頻率的范圍，為了達(dá)到相同程度的隔離效果，懸置必須要更軟，從而使得穩(wěn)定性降低。因此，需要對懸置系統(tǒng)進(jìn)行解耦優(yōu)化。
展開 Ansys Speos | 助力汽車按鍵開關(guān)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
概述
提到汽車內(nèi)飾照明光學(xué)，人們或許會(huì)聯(lián)想到門板上起裝飾作用的的氛圍燈、用于閱讀書籍或讀物的閱讀燈、方便駕駛員觀察數(shù)據(jù)的儀表燈。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅汽車內(nèi)部就存在至少20處營造氛圍的輔助用燈。其中Lightguide與Lightpipe一直是照明燈具中最基本與重要的元件之一。有鑒于此，光學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化常常被視作復(fù)雜且困難的工作。現(xiàn)如今，Ansys Speos可以提供客戶眾多設(shè)計(jì)自由度，通過Ansys強(qiáng)大的Workbench平臺(tái)，輕松實(shí)現(xiàn)光學(xué)產(chǎn)品的優(yōu)化迭代。
工作流程
在本案例中，我們介紹一個(gè)基于汽車按鍵開關(guān)的照明設(shè)計(jì)與優(yōu)化工作流。
#1 初始模型
#2 光導(dǎo)設(shè)計(jì)
#3 光導(dǎo)優(yōu)化
#4 結(jié)果評估
1.初始模型
以往，在沒有引入光學(xué)軟件的情況下，用戶會(huì)根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)完成初始模型結(jié)構(gòu)。
此時(shí)只需將CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入Ansys Speos，設(shè)定光源、材料、探測器，合適模擬算法后，就可以準(zhǔn)確的描述光與物體的相互作用，分析其光學(xué)性能。本案例中字符是由4個(gè)區(qū)域組成，采用RMS Contrast評估均勻性時(shí)，需要利用測量工具定義4個(gè)輪廓，可知RMS Contrast (P9-P11)的數(shù)值并不理想。Ansys Speos的LXP分析功能可觀察系統(tǒng)的光路，了解光線折損細(xì)節(jié)，同時(shí)也可對材料進(jìn)行更替后，得到最終的初始條件。更換材料模擬后，P9-P11數(shù)值相對平穩(wěn)，但核心輪廓P12暗區(qū)較多。
展開 CAE在汽車結(jié)構(gòu)及材料優(yōu)化中的仿真分析與應(yīng)用
在汽車行業(yè)，從最初的線彈性部件分析到汽車結(jié)構(gòu)中大量的非線性問題分析，到現(xiàn)在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，有限元科技CAE應(yīng)用項(xiàng)目幾乎可以涵蓋所有環(huán)節(jié)。
今天和大家分享的是：汽車設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化分析。
結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化
優(yōu)化設(shè)計(jì)包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓?fù)?em>優(yōu)化，而表現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)中則有輕量化、材料節(jié)能環(huán)保、提高動(dòng)力性能等。在維持汽車重要區(qū)域原結(jié)構(gòu)、車身模態(tài)和剛度性能等基本不變的基礎(chǔ)上，對于其他部位進(jìn)行優(yōu)化從而達(dá)到輕量化、新型材料應(yīng)用等。基于CAE分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)也常用于新車型的開發(fā)。
近年來，隨著對汽車本身的安全性要求不斷攀升，對汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得異常重要！
針對此材料和厚度的交互性問題，推出其匹配優(yōu)化的設(shè)計(jì)方式。首先主要通過傳力路徑和能量分析的方式初步選取相應(yīng)設(shè)計(jì)部件。然后由此進(jìn)行敏感性的分析，這樣才能更準(zhǔn)確的找出最受影響的安全部件作為設(shè)計(jì)的對象，從而真正解決難以選取設(shè)計(jì)對象的問題。
同時(shí)可針對所選取的設(shè)計(jì)對象，采用優(yōu)選近似模型和多目標(biāo)優(yōu)化的方式對其厚度和材料實(shí)施匹配和優(yōu)化，這樣就充分的利用了兩者的交互性，真正實(shí)現(xiàn)材料和厚度的變量混合。
一、汽車安全部件的選定分析
（一）分析汽車傳力路徑
主要針對其正碰當(dāng)中的流動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行分析，可通過明確其車應(yīng)力變化和部件截面展開分析。其傳力路徑具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
車輛本身和剛性壁障產(chǎn)生碰撞時(shí)，一旦其前保險(xiǎn)杠產(chǎn)生變形，會(huì)將力直接傳遞至上縱梁，然后通過上縱梁傳遞至A柱上端位置，最后直接向后傳遞。
當(dāng)車輛和剛性壁障產(chǎn)生碰撞時(shí)，一旦其前保險(xiǎn)杠產(chǎn)生扭曲，會(huì)直接將沖撞力轉(zhuǎn)移至前縱梁，然后直接傳輸至A柱下端、門檻梁以及底板縱梁等位置，最后向后傳遞。
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【熱管理】某純電動(dòng)汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的仿真優(yōu)化
中國為了適應(yīng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，提出了向新能源汽車轉(zhuǎn)型的相關(guān)政策，例如雙積分法等。在此環(huán)境下，國內(nèi)各大車企對純電動(dòng)車型的研究投入達(dá)到了前所未有的高峰。純電動(dòng)汽車的發(fā)展與應(yīng)用成為了當(dāng)今環(huán)境下不可阻擋的趨勢。眾所周知，純電動(dòng)汽車在低溫環(huán)境下沒有發(fā)動(dòng)機(jī)提供熱源，大多車型應(yīng)用PTC進(jìn)行制暖。國鐵楓設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)汽車，該車型使用了PTC水暖加熱系統(tǒng)。由于PTC為大功率耗電部件，制暖時(shí)對整車的動(dòng)力性以及續(xù)航里程產(chǎn)生了一定的威脅，通過對策略的優(yōu)化改進(jìn)可以提高PTC制熱時(shí)汽車的經(jīng)濟(jì)性。朱成等對低溫環(huán)境下影響純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程的相關(guān)因素進(jìn)行了深入研究分析。張子琦對熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，通過優(yōu)化換熱結(jié)構(gòu)能改善系統(tǒng)的能耗。
曹曉玉通過AMEsim軟件建立空調(diào)系統(tǒng)模型，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度對系統(tǒng)能耗有較大的影響。朱波等利用電機(jī)余熱作為輔助熱源，通過優(yōu)化加熱器的控制策略得到了較低的系統(tǒng)能耗。楊君提出水暖PTC加熱器功率的自動(dòng)化線性調(diào)節(jié)，通過精確化控制精度降低能耗。本文基于某公司某純電車型的開發(fā)項(xiàng)目，對控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，增加了對電驅(qū)余熱的利用，通過AMEsim軟件與Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的控制效果。
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低溫?zé)峁芾碇茻嵯到y(tǒng)
本文中低溫?zé)峁芾砑訜嵯到y(tǒng)包括對乘員艙、動(dòng)力電池的加熱。其加熱結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
展開 熱仿真和熱特性優(yōu)化 在汽車LED車燈上的應(yīng)用
汽車行業(yè)在最近幾年發(fā)展異常迅猛，車燈這一汽車中的重要功能件，安全件和法規(guī)件在LED廣泛使用的情況下也有了更加多樣化的發(fā)展，據(jù)預(yù)測,LED在汽車車燈上的使用在今后10年內(nèi)會(huì)普遍增長，而鹵素?zé)羰褂脮?huì)逐漸下降，隨之產(chǎn)生了提高LED效能以及降低研發(fā)成本和縮短研發(fā)周期等迫切需求。圍繞LED的自身特點(diǎn)，光與熱的設(shè)計(jì)以及其他圍繞核心問題而衍生的其他流動(dòng)傳熱問題是整燈開發(fā)中尤為重要的部分， LED燈的設(shè)計(jì)研發(fā)，需要考慮與之相關(guān)的一系列問題：
整燈熱設(shè)計(jì)
模組熱仿真與設(shè)計(jì)
散熱器的選擇與設(shè)計(jì)
LED與PCB的熱設(shè)計(jì)與仿真
LED生命周期預(yù)測
LED光熱特性校核
風(fēng)扇型號(hào)選擇與位置優(yōu)化
熱界面材料的測試與仿真
太陽輻射仿真
水膜與內(nèi)部通風(fēng)情況預(yù)測
做為車燈研發(fā)中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在整燈的設(shè)計(jì)與研發(fā)中具有功能與優(yōu)勢，對于LED來說，僅有仿真技術(shù)還很難達(dá)到精益研發(fā)的需求。研究開發(fā)階段仿真和測試結(jié)合將是新一代LED光熱一體化設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢之一。
以下，我們將提供在整燈研發(fā)過程中熱設(shè)計(jì)關(guān)鍵部分的解決方案，用以完成如下工作：LED熱仿真與測試、車燈結(jié)構(gòu)件的溫度預(yù)測、太陽輻射問題的研究、冷凝仿真與水膜厚度預(yù)測。
展開 汽車壓縮機(jī)熱害問題的CFD仿真優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證
最終，為了強(qiáng)化降溫效果，在同時(shí)實(shí)施優(yōu)化的預(yù)催隔熱罩和下移壓縮機(jī)，仿真結(jié)果為116℃，并且在熱平衡驗(yàn)證試驗(yàn)中壓縮機(jī)最高溫度為108℃，滿足120℃限值要求。通過仿真分析手段解決了現(xiàn)在車型的熱害問題，對后續(xù)同平臺(tái)車型壓縮機(jī)熱害問題和熱源附件其它熱害問題的規(guī)避有重要的指導(dǎo)意義[5]。
作者：張曉春、李喆隆、王樹蘋、封云、吳列
單位：北京汽車股份有限公司
文章來源：汽車熱管理之家
CAE在汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)的仿真分析與應(yīng)用
10年來，有限元科技先后為汽車行業(yè)客戶制定、實(shí)施結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，跌落，沖擊，振動(dòng)，疲勞壽命，模流，散熱，噪音，NVH、流體分析等CAE仿真分析，幫助客戶高效改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品性能、節(jié)省材料成本，最重要的是節(jié)約了原本需要多次試驗(yàn)的大量資金和時(shí)間，快人一步，搶占市場先機(jī)！
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