車身前期概念設計的案例
MeshWorks創建白車身概念模型如此簡單！
車身前期概念設計階段的目標是從總體上把握車身的結構形式和各項性能指標，忽略車身細節。在概念設計階段所產生的設計缺陷無法在今后的設計過程中進行修補，因此在概念設計階段快速建立白車身概念模型非常重要。在白車身第一版CAD數據發布之前，快速建立白車身概念模型并快速進行性能評估和方案迭代已經成為車型開發流程中必不可少的手段，可以大大縮短車型開發時間。
在過去，利用一些專門的CAD概念建模工具，通常建立完整白車身概念全參數化模型需要1-3個月時間才能完成，并且軟件學習難度極高，導致無法普及并廣泛應用。
MeshWorks的ConceptWorks模塊是專門針對快速創建全參數化白車身及梁、接頭所開發的。在最新的V2022版本中，增加了非常簡單易學的通過截面信息快速創建白車身梁結構的功能，普通工程師1個小時內即可完全掌握！
本文介紹的“截面梁”功能尤其適用于當只有點云數據時，不需要依賴于CAD，可以在抄數數據上截取截面，作為輸入快速的創建梁，不需要借助其其他工具，由抄數數據到合格的梁網格全部在MeshWorks中完成。
演示如下：
只需白車身的截面信息：
創建的白車身結構如下：
生成的梁局部細節如下：
步驟視頻如下，如此簡單！
整個白車身創建過程在幾天內完成，創建后可以方便的應用MeshWorks的參數化功能對整個結構進行參數化調整，也可以用MW強大的網格變形功能做方案迭代。
展開 MADYMO在車身結構概念設計方面的應用
在車身開發早期階段，可以應用MADYMO多剛體車身模型 (Frame model)進行多種設計方案的對比，以便盡早發現并解決設計缺陷。在DV和PV階段，進行FE模擬。
對于現有車型，可以利用MADYMO Frame model發現車身結構存在的問題，尋找改進方案。
同時，由于MADYMO Frame model的計算效率明顯優于FE model, 可用于platform 車型的結構優化。由于技術保密等原因，很少有公開發表的論文。
MADYMO Frame model的缺點是：建模難度大、周期長。一般需要有經驗的工程師3個月的時間，才能建立一個validated frame model。
下文是韓國大宇的一篇論文，詳細介紹Frame model在Frontal impact中的應用。
1999-01-0072_MADYMO_frame_model.pdf
展開 讀書筆記：面向前期設計的船舶數字化設計
推薦本文提出的對于面向前期設計的數字化設計方法。由于文章篇幅較長，我對很多內容進行了裁剪。
這篇文章的筆記會分為兩個部分。本篇筆記著重介紹了前期設計需要解決的問題，并且從中可以看出，為什么需要通過數字化的手段來試圖解決它。
【1】簡介
環境問題已成為主導設計的驅動力。
為了加快船隊的技術更新，提高航運的可持續性，國際海事組織、歐盟和國家當局實施了越來越嚴格的環境法規。
新技術提供的可能性是如此重要，以至于被認為是關鍵實現技術(KETs)。
然而，大多數這些技術都是如此先進，以至于缺乏適當的證明它們在船上的適用性。
由于船舶設計是一個復雜的過程，需要將多個不同的系統(包括電力系統)集成到一個龐大的實體中，并且必須遵守多個強制性約束。每個系統相對于其他系統而言，既是一個合作伙伴(為了使船舶完全運行)，也是一個競爭對手(主要在船上的重量和體積方面)。此外，最終的設計不僅要滿足給定的要求和約束條件，還要盡可能地最大化最重要的船舶設計驅動因素(如減少重量/體積/排放、提高效率、降低成本、最大化有效載荷)。如果一個新的組件、子系統或系統必須在船上集成，設計的復雜性將呈指數級上升，從而使其對船舶的影響很難預測。
新的船舶設計技術是希望確定一種新的設計方法，能夠從早期設計階段就有效地整合所有船上的新技術。要解決的問題在于對一個極其復雜的系統進行技術集成。解決這一問題的理論基礎已經成為現代船舶設計的基礎。實際上，有一些研究已經確定了一種有效的方法來處理復雜系統的設計，方法是將它們劃分為組成部分，保持整體的綜合
(圖1)根據這種方法，可以對艦船設計進行拆分，使現代多學科設計團隊可以完成拆分。
展開 【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
可見傳統的抗震結構是通過結構和結構構件來抵抗并消耗地震能量的，設計時將地震作用作為一種外加荷載，與作用在結構上的其他荷載進行組合來設計和驗算結構是否滿足設計和使用要求。
結構概念設計文章可看：
【JY|理念】結構概念設計之(結構體系概念)
【JY|理念】結構概念設計之(設計理念進展)
然而，在烈度較高地區或是安全級別較高的建筑物，采用傳統的抗震方法較難滿足要求，即便滿足安全要求，也會犧牲建筑功能或是其他要求(如傳統結構設計的醫院，在大震后幾乎喪失了救助能力)。
而隔震和消能減震技術則提供一條新的抗震途徑。尤其是隔震技術，經歷過實際地震檢驗，可以有效的減輕地震作用，提升工程抗震能力，對保護人民生命財產安全、減輕震害具有明顯的經濟效益和社會效益。隔震結構則增加了專門的變形和耗能裝置：橡膠隔震支座和阻尼器（如鉛阻尼器、油阻尼器、鋼棒阻尼器、粘彈性阻尼器、滑板支座等），橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性，此外鉛芯橡膠隔震支座同時還具有消耗地震能量的耗能特性。
此外，傳統的抗震結構體系中，低層建筑物的基本自振周期與地震動的卓越周期接近，而隔震結構體系通過隔震層的設計，使隔震結構的周期延長到2~5秒，能夠有效地降低了結構的地震加速度反應。
隔震技術的被動控制中最為成熟和應用廣泛的就是基礎隔震技術。與傳統抗震技術不同，
基礎隔震技術的設防策略立足于“隔”，采用“拒敵于門外”的防御戰術，“以柔克剛”，利用專門的隔震元件
，在建筑物和基礎之間設置隔震層，將輸入地震波中與結構發生共振的頻率段過濾掉，以集中發生在隔震層的較大相對位移為代價，阻隔地震能量向上部結構的傳遞，大大提高建筑物的可靠性和安全性。
展開 
空氣動力學車身 F1概念車 ￥8
使用 SolidWorks 進行參數化建模，基于 F1 設計理念的空氣動力學車身
- 具有多單元輪廓的前后翼組件 -
懸架系統布局（雙叉臂式、推拉桿式結構）
- 底盤布局和組件集成
- 精確的車輛比例和工程細節 -
用于可擴展性的結構化特征樹和裝配層級。
該 CAD 模型適用于：
- CFD 分析（外部空氣動力學和流動相互作用）
- 結構和運動仿真
- 設計優化和學術研究
- 經過少量 DFM 調整后用于增材制造/3D 打印
- 可視化和工程作品集應用
本項目的目標是在專業的 CAD 環境中應用賽車工程原理，同時培養高級曲面建模、裝配設計和面向分析的設計工作流程方面的能力。
這是一個非商業性的教育工程概念模型，僅用于學習、分析和作品集展示。??
展開 汽車設計前期方案策劃階段
汽車設計的前期策劃是汽車研發和汽車項目立項的重要環節，通過市場目標定位，對標車整車靜態參數管控表和對標車整車性能對標分析，來確定前期總布置方案策劃，人機參數概念分析、完成底盤系統規劃分析，動力系統規劃分析和整車技術方案的可行性分析等。
前期方案策劃階段----主要用于制定產品開發計劃 ，分析市場目標定位。
1、車型開發的輸入條件確定。
車型項目是以什么平臺或基礎對標車設計為基礎，以什么發動機和變速箱數模的二維圖及技術參數為輸入條件開發幾座的suv或者mpv車型（車型定位）。
車型是全新設計還是局部修改，汽車儀表板是否全新設計，前艙管路是否根據機艙布置可以重新設計，并是否考慮進行平臺化設計的思路，在油耗、排放，可靠性、安全等方面具有先進水平，排量要求達到歐四標準或者國五標準，可應用新技術實現各類洗了乘用車的升級換代。
2、確定具體的車型。
(1)汽車的選型應根據車型類別、市場需求、產品的技術發展趨勢和企業的產品發展規劃進行。汽車市場調研包括市場細分、目標市場選擇、產品定位等幾個方面。
(2)選型應在對同類型產品進行深入的市場調查、使用調查、生產工藝調查、樣車結構分析與性能分析以及全面的技術分析的基礎上進行。
一個全新車型的開發需要幾億甚至十幾億的大量資金投入，投資風險非常大，如果不經過周密調查研究與論證，就草率上新項目，輕則會造成產品先天不足，投產后問題成堆；重則造成產品不符合消費者需求，沒有市場競爭力。
因此前期策劃市場調研和項目可行性分析就成為了新項目至關重要的部分。分析市場目標定位，對總布置技術方案報告進行分析，包括人機概念布置，法規項目統計，車身結構概念分析，底盤系統規劃分析，汽車內外飾概念分析，動力系統規劃分析，整車尺寸方案，初步人機布置方案制定等。
展開 超輕型電動概念車在日本誕生 采用復合材料車身
幾乎整個車身都是用碳纖維增強塑料(CFRP)制成的。事實上，ItoP汽車除了電池和驅動系統，本上沒有金屬和玻璃，塑料單殼式結構車身重量是147公斤(是鋼架重量的一半)，整車車身重達850公斤，其中47%是塑料。作為日本政府支持項目的一部分，這車輛是與東京大學聯合開發的。
ItoP概念車重850公斤，其中47%是塑料
這款車的車身由東麗開發的碳纖維增強熱固性樹脂復合材料制成，比同類金屬結構輕約50%。這種設計據說是為了防止壓力集中在任何一個部件上。據報道，與使用碳纖維增強塑料的傳統汽車相比，這種汽車的車身耐用性提高了約200%。
由東麗開發的熱固性樹脂具有很好的柔韌性，作為復合基體材料被描述為結合了聚輪烷可滑動交聯劑。聚輪烷是一種由弦和環組成的機械聯鎖分子，在分子軸上有多個環，兩個龐大的端基阻止了環的脫落。
住友化學開發了塑料擋風玻璃，它是由兩種樹脂混合制成的。住友化學是一家生產丙烯酸樹脂和聚碳酸酯樹脂的公司。
此外，懸架系統采用相同的聚輪烷交聯CFRP線圈、片簧和懸架臂。該車的量產可能要到2028年。
抗沖擊粉碎盒采用了改性玻璃纖維聚酰胺
聚輪烷也被用于抗沖擊“粉碎盒”中，這種“粉碎盒”由玻纖增強聚酰胺樹脂制成，放置在車輛的前部和側面。電池盒和底座也采用了碳纖維增強塑料，實現減重30%，提高了耐沖擊性。
展開 船舶設計讀書筆記：前期方案中的船舶復雜性
對于早期的船舶概念設計來說，要得到一個完整的總布置是
一個挑戰
。
在概念設計中使用復雜性度量的目的是達到成本，其中一
半由船舶本身驅動，另一半由任務系統驅動。
因此，有必要對任務系統
和平臺的復雜性進行建模。
經驗表明(NSRP 2011)，
在設計早期階段制定的船舶布置通常是通過細節設計進行的，沒有任何優化嘗試。有研究指出，艦艇的布置經常在細節設計中變化，設計工程師很難為所有東西找到足夠的空間。
概念設計的決定性任務是大量的解決方案空間，其中包括成百上千種需要評估的備選船舶概念設計。我們需要改進的是探索這個巨大的概念設計解決方案空間的方法。該方法必須同時考慮到替代概念設計在船舶布置方面的復雜性，包括足夠的空間來容納重要的舾裝組件，如HVAC、管道、電纜等。
因此，有必要在早期設計的集成設計環境中體現和度量船舶總復雜性，包括將船舶總復雜性與成本聯系起來。
2.2 把船舶密度（ship density）作為復雜性的衡量標準
船舶密度是衡量船舶布置能力的一種合理的綜合指標，從前
期設計的總體布置到細部設計的深入建模。
一般來說，尺寸越
大，密度越低，越容易布置。
過度密集的設計會增加初始構
建工作中遇到的問題的數量和嚴重程度，增加了設計的復雜性。
復雜性意味著第一艘船成本的增加。
1)為了降低成本而進行的減重努力往往會產生相反的效果;
2)不必要的密集設計必然會增加成本、進度和性能風險;
3)密度測量是一艘船中系統和設備布置緊密程度的充分近似值。
【3】裝備密度對船舶建造工作內容的影響
歐洲船舶設計師和造船商正在積極宣傳設計更大的船體以更好
地適應設備和裝備系統的好處。
展開 Abaqus在一體機整機前期設計中的應用
在一體機的設計階段采用 CAE 技術對一體機在運輸及使用過程中發生的沖擊情況進行仿真，可以使設計人員方便的觀測到設計對產品性能的影響。在設計階段就可以預知設計缺陷，并進行改進，加快了研發進度。
通過對一體機做仿真分析和實際實驗的對比，我們得到了沖擊過程中的細節信息，驗證了 Abaqus/Explicit 對一體機進行沖擊分析的可行性。也為我們驗證結構設計可行性提供了一定的依據。
基于概念設計的汽車輪轂輕量化設計
6 結束語
概念設計是機械產品的前期設計，前期設計的好壞直接決定后期產品性能的走向，拓撲優化技術作為概念設計的重要手段，不僅可以得到結構的合理材料分布，而且能夠實現結構的輕量化。本文利用Proe、Hypermesh、Optistruct和OSSmooth等軟件進行多學科聯合仿真，通過折中規劃法解決多工況優化問題，結合變密度拓撲優化法實現了汽車輪轂的概念設計，分別得到了3種汽車輪轂的創新結構模型。二次設計后，進行了仿真驗證分析，結果表明：7輻輪轂在滿足A356鋁合金許用應力的前提下，質量比原汽車輪轂減小了12.2%，而且7輻輪轂的最大應力值與許用應力值還有一定的余量，可以為下一步（詳細設計）輕量化提供參考。
參考文獻：
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[7] 聞邦椿.產品設計方法學[M].北京:機械工業出版社,2011.
展開 ANSYS AIM 17.2：為設計工程師擴展前期仿真功能
創新發展技術延伸到熱管理和螺栓連接裝配體
2016年9月12日，匹茲堡訊——最新版ANSYS AIM重磅來襲，企業可利用其眾多前期仿真功能加速產品設計，減少后期設計修改以及成本高昂的物理原型數量。現已推出的ANSYS AIM 17.2不僅改進了熱管理方面的工程仿真，同時還拓展了設計人員和分析師之間的無縫合作。
ANSYS的首席產品官Walid Abu-Hadba指出：“ANSYS AIM產品技術日新月異，每一版產品都支持求解新的應用，我們非常高興看到客戶能從中大獲裨益。AIM全新功能為企業注入強勁動力。工程師可利用AIM的增強型前期仿真功能顯著提升工作效率，還能方便準確地預測產品性能，從而在產品設計中實現突飛猛進的發展。”
AIM是一款包含各種物理場的完整仿真工具，集直觀的向導式工作流程、準確的仿真結果以及定制化功能于一體，支持所有工程師充分探索設計。AIM易于使用的仿真環境可最大限度減少培訓需求，讓工程師通過仿真技術快速高效地開展工作。
滑鐵盧大學的工程學教授Sanjeev Bedi指出：“ANSYS AIM非常簡便易用，讓我們能夠在工程學課堂上提前發揮這款實際的行業工具優勢，向學生教授關鍵的仿真技能和概念。”
前期仿真能幫助設計工程師在產品生命周期盡早制定明智的決策，盡可能減少后期返工和重新設計，從而顯著提升工作效率。
ANSYS AIM 17.2的亮點包括：
熱管理發展
對于熱交換器、熱混合閥、引擎組件和電子設備等許多行業應用而言，優化熱傳遞和熱應力是關鍵的設計問題。工程師精確預測流體和固體區域中的溫度和熱傳遞，對于分析產品設計的熱和熱應力性能至關重要。新版AIM在已有的綜合流體熱與固體熱應力功能基礎上構建而成，同時還支持前期仿真來優化產品設計的熱和流體性能。
展開 
2021車身大會 | 徐明：從數據驅動視角打通車身質量控制與設計制造
通過這樣一個短片，大家對海克斯康能夠給提供的所有方案有了一個初步的認識，包括設計工程，生產制造，計量測試。下面我就給大家來介紹一下這些方案和產品如何組合在一起，來改進我們車身的設計，做一個全生命周期的車身設計。
在車身仿真里面，我們海克斯康的解決方案被各大車企和供應商大量使用。中午沈總在聊天的時候還在說，車企在前端仿真方面急需進一步提高，這里還有非常大的提高空間。從我個人經歷來講，我在二十年前就知道國外一些車企在做數字化的白車身，里面隱藏了很多數字化的知識，然后不斷地迭代。國內起步晚，從車身仿真角度來講，我們還有很多事情要做。
過去我們在做車身仿真的時候，里面這些鈑金件和焊接都是通過簡化來做的，可能把它簡化成具體的單元，但并沒有反映車身實際的情況。過去為什么沒有把真實的情況仿真，然后去做后面碰撞的計算，因為從解決方案角度來講有些限制。
我們看一下海克斯康是如何解決這個事情的。我這里引用了一篇文章，我們過去對車身進行仿真的時候，要么是在前端設計端，后續對沖壓車間、車身重建、涂裝等都是獨立的，形成一個一個的節點，數據之間互相不連通。海克斯康通過解決方案可以把獨立數據連接起來形成車身的仿真方案，這樣仿真無論是最前面的設計，還是到后面的沖壓、車身甚至到涂裝都可以把這個數據串聯起來。后面的數據還可以通過質量管理軟件方案返回到前端來改善設計，這是我們海克斯康一個非常獨特的點。
將來的車身可能會進一步整合減少零件，但今天鈑金焊接件還是離不開的。比如今天一個客戶提出來電阻電焊焊接過程中對車身剛度影響很大，我們海克斯康就專門為它開發了電阻電焊的功能來提升車身仿真的精度。同時還會結合海克斯康的檢測和數據一起進行全生命周期的車身分析。
展開 Altair Inspire概念設計的利器-機車設計
我的回答是，Inspire確保你設計的產品能夠符合一般的力學性能，后面想怎么設計就怎么設計，你的能力超乎你想象！
早期接觸Inspire的朋友都會有個疑問，Inspire這么傻瓜式的軟件真的可以取代專業的CAE軟件嗎？這里有個概念，Inspire是一款針對工業設計師專門開發的軟件。專業的CAE工具我們留給專業的CAE工程師使用，Inspire的定位偏向于使用CAD軟件的設計工程師，填補設計工程師在工程方面的空白，讓設計師天馬行空的想法在Inspire的輔助下更可靠。好吧，這段話理解起來還是有點抽象，下面長話短說，先看東西！
一天，甲方爸爸來任務:提供一個規規矩矩的架子，給定一些參數，譬如承載量，車軸上的垂直載荷等等。
要求：符合提出的參數要求同時要最酷最炫市場獨一無二的造型。
乙方設計師：你叫我設計造型還好，符合參數要求我咋整呢？
他來了他來了，Inspire他出來，乙方設計師把模型導入Inspire，加上提供的載荷，來看視頻！
隨后，根據對Inspire生成的可靠骨架進行設計。（為設計的模型提供可靠的依據）
最后渲染（Inspire Studio
掂！
展開 船舶設計案例分享——游艇概念設計案例賞析
今天帶來的是
Zaha Hadid
為
德國造船商
Blohm+Voss設計的
一套S
uperyachts
系列
。
Superyachts
倫敦設計師Zaha Hadid為德國造船商Blohm+Voss設計了一套超級游艇系列。她為一艘128米的游艇設計了一個概念，這給為Blohm+Voss設計的五艘小型船只的設計提供了靈感。
圖片來源：https://www.dezeen.com/2013/10/15/superyacht-by-zaha-hadid-for-blohmvoss/
該設計的上部結構是由連接不同甲板的彎曲形狀組成的。這種概念性的語言已被縮減并應用于一系列90米的游艇，改進后使船舶滿足了海洋穿越的技術規范。Zaha Hadid說：“作為一個在動態環境中移動的動態物體，游艇的設計必須包含建筑之外的其他參數——這些參數在水上都變得更加極端，”她說，”每艘游艇都是一個工程平臺，它整合了特定的水動力和結構需求，以及最高水平的舒適度、空間質量和安全性。”
圖片來源
：
https://www.dezeen.com/2013/10/15/superyacht-by-zaha-hadid-for-blohmvoss/
爵士號游艇（下圖左側游艇）是該系列中五艘游艇中的第一艘，由Blohm+Voss的海軍建筑師進行了技術指定和詳細說明。它有一個鋒利的堅固的船頭，并且在后面變得更加開放。
圖片來源
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https://www.dezeen.com/2013/10/15/superyacht-by-zaha-hadid-for-blohmvoss/
它的設計概念是在倫敦Zaha Hadid作品的最新展覽上推出的，是基于一個128米游艇的大師原型的雕塑形式。
展開 六座跑車的白車身設計：利用HyperWorks最大化車身剛度并滿足強度要求
學生、多學科學院和合作伙伴分工合作，用兩年時間設計并制造了一輛新的原型車。每個項目都注重利用創新設計流程和工具來進行汽車開發，把設計結果和突破性的產品部件整合起來，也給學生提供了汽車設計和工程動手體驗。Deep Orange項目是CUICAR的一部分，CUICAR更大的戰略重點是進行跨學科研究，應對采用高級汽車設計技術和產品創新所帶來的的行業和社會挑戰。
Deep Orange項目和Altair 合作，利用高級計算機仿真方法設計他們的汽車。Altair 贊助實習和獎學金，并通過提供Altair HyperWorks 仿真技術的網絡研討會和現場教學幫助學生增長知識。CUICAR 的第三代原型車 “Deep Orange 3” 項目就是基于仿真設計一個例子。Deep Orange 3的特點是擁有基于創新的片材折疊技術的承重結構和獨特的三加三座位配置。下面描述了這個設計，并總結了如何應用Altair HyperWorks 來滿足結構性能要求。
挑戰
Deep Orange 3 項目的目標是基于“針對Y一代市場的主流混合”概念而開發的一款車。該項目的主要贊助來自馬自達北美運營商，Art Center College of Design是設計合作伙伴。獨特室內座椅概念是由針對Y一代廣泛的市場分析得來。六座位概念是為了容納四位男性乘員在外側座位（百分之九十五的男性可以坐下），和兩位男性乘員在中間座位（百分之的五十可以坐下），用了兩排座椅，每排三個的配置。
選擇相應的白車身結構設計概念是為了探索工業折紙技術，這使更輕材料折疊成復雜車身結構件形狀。成型是在裝配位置使用簡單廉價夾具完成的。開發白車身部件的幾何、拓撲等功能需要設計專業的學生與結構專業的學生之間廣泛的合作，也需要仔細平衡白車身剛度、包裝空間、成本和重量設計要求。
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