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Moldex3D 接口友善及 icon 清楚有條理的特質，使得身為此套軟件初學者也能輕松上手科盛與臺灣裕隆最早的源起可追溯到十多年前，現任裕隆日產副總李俊忠即與國立清華大學 CAE 研究室合作，期間陸續進行多項模流分析之案例委托，產品含括車燈、儀表板及保險桿等汽車零件。當時的臺灣經濟快速起飛，汽車市場規模達到 40 萬臺，裕隆汽車已開始汽車制造，并積極培育本土汽車設計人才。

在汽車行業，從最初的線彈性部件分析到汽車結構中大量的非線性問題分析，到現在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，有限元科技CAE應用項目幾乎可以涵蓋所有環節。今天和大家分享的是：汽車設計中的結構/材料優化分析。結構/材料優化優化設計包括尺寸優化、形狀優化、形貌優化和拓撲優化，而表現在汽車設計中則有輕量化、材料節能環保、提高動力性能等。

(來源) 大綱 為了因應現代科技對減重的需求，汽車制造業將大多數的鋼制零件替換成塑料制零件。但塑料件制造的一大問題是因尺寸及厚度而引發的翹曲。因此Shape Corp.采用以反變形技巧為基礎的制程及方法重新設計零件，以求減少翹曲。Moldex3D 解決方案能從軟件將逆模型導出，以預測并解決翹曲，并可讓模具制造者補償模具中不可避免的變形情況。

大綱此案例為汽車內部裝飾的重要零件─中控面板，在產品外觀上有相當嚴格的要求；必須避免凹痕、縫合線和表面波紋等外觀缺陷，或都必須控制在至低容忍范圍內。同時，為了確保面板能與其他對象順利組裝，符合產品間隙面差的尺寸要求，需要降低面板的翹曲量。然而，若要全面精準控制并改善產品的翹曲和其他缺陷，光靠多年累積的技術知識與經驗是不夠的。

圖2后排座椅結構圖碰撞試驗成本昂貴而且難以得到內部關鍵部件的變形情況，給汽車座椅的設計帶來許多不便。計算機仿真在精度滿足工程要求的前提下能很好地解決上述問題。采用模擬計算的方法可在設計初期對座椅安全性作出預測，進行各種工況的碰撞模擬。通過分析其內部零件變形和能量分布情況，提出改進方案和快捷的修改模型，而不必等待模具加工和樣品制造后再進行試驗，降低了開發成本，縮短了開發周期。

汽車碰撞安全CAE分析指南 Ls-Dyna PDF文件 160頁 目錄 一、前言 二、單位制與坐標系 三、數據需求內容 四、網格劃分規范與標準 五、建模規則（名稱及ID號管理） 六、連接方式建模規范（點焊縫焊粘膠柔性體等） 七、材料設置詳解及常用材料應力應變曲線 八、關鍵字卡片 九、接觸定義 十、邊界條件及加載 。。

汽車開發是一項復雜的系統工程，零件多且結構復雜。在整車開發過程中，涉及到流體、結構、溫度、電磁、 NVH 及車輛動力學等多方面知識。 CAE技術應用在汽車開發中，可大幅度提升汽車開發設計的能力，指導新產品的開發設計，優化產品結構與性能，達到降本增效的目的，從而提升汽車生產企業的市場競爭力。

[6] 孫然.基于材料輕量化的商用汽車駕駛室CAE分析與建模[J].紅河學院學報，2021,19(5):147-150.[7] 李琦，紀沙沙，王章忠，等.22MnB5超高強度鋼防撞梁的冷沖壓成形數值模擬[J].冶金與材料，2019,39(4):78-80.[8] 張清郁.車用DP780高強鋼板熱沖壓成形數值模擬及模具磨損[J].鍛壓技術，2022,47(8):35-40.

CAE技術在汽車行業的應用從最初的線彈性部件分析到汽車結構中大量的非線性問題分析，到現在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，CAE分析幾乎涵蓋了汽車性能的所有方面。小到螺栓預緊力分析，大到整車碰撞模擬和整車NVH（噪聲、振動和聲振粗糙度）分析，CAE分析都發揮了無可替代的優勢和作用。CAE分析范圍覆蓋了結構、流體力學、多體動力學、被動安全、工藝、整機合整車性能等方方面面。

關鍵詞：FSCC賽車;懸架立柱;Altair Inspire Form;拓撲優化;CAE分析;中國大學生方程式汽車大賽（formula student combustion china,FSCC）是中國汽車行業水平最高的大學生賽事，旨在培養具有優異創新設計能力、模擬仿真能力及實踐動手能力的綜合性人才，促進中國制造向中國創造轉型[1,2]。

基于以上方案，工藝參數經過多輪調整優化，最終得到較好的CAE 分析結果，開裂和起皺均風險可控，沖壓工藝方案可行，如圖5 所示。將側圍和后流水槽的前期CAE 分析結果用于指導后期現場生產制造，能夠快速調試生產出合格產品，降低了零件報廢率，節省了調試成本和周期。

隨后在同一車型中尋找與其相同料厚、材質的零件進行分析，并加以應用。通過查找、篩選、CAE分析，確定零件A和零件B可用；零件A和零件B重量均為1.21kg,兩件合計2.42kg。根據CAE分析，零件A和零件B采用一模兩件模具工藝生產，需要的板料規格為1.5mm×970mm×450mm，重量為5.14kg，對比方案1中規格為640mm×1100mm的廢料尺寸，滿足廢料再利用需求。

根據資料顯示：整車的重量減少一個百分點，汽車的燃油量將同比減少一個百分點；特別是如果運動零件減少一個百分點，汽車燃油量將減少兩個百分點，例如一輛自重 1360 公斤的轎車,若重量下降 10%,可節省油耗 8%。因此減小汽車重量的方法有：對汽車結構進行改善，使汽車零部件在達到要求的條件下另其更薄、零件內部空間和體積更小等；另一個方法是采用合金材料，因為合金材料的重量比鋼的重量要小。

在制造現場發現滑移線無法消除后，基于現有工藝基礎又進行了大量的CAE 分析驗證，各種分析驗證結果歸納見圖5。結果都沒有消除滑移線缺陷。圖5 CAE 驗證結果二次拉延工藝方案二次拉延工藝方案的總體思路不變，如圖6 所示。首先，一次拉延除主棱線R 角外其余造型全部拉延到位，棱線R 角改大到r30mm(具體零件具體分析)。

另一方面為了避免出現開裂現象保證零件后期生產的一致性，設計階段需做好CAE模擬，CAE模擬下的變薄率一般不超過15%，為了避免出現起皺和疊料現象，CAE模擬下的增厚率一般控制在5%以內。結束語 通過介紹我們可以看出側圍加強板一體式門環結構不僅能實現汽車車身的減重，并且在提高材料利用率、降低單車成本、減少焊裝前期投入、提高焊裝生產效率等方面也具有明顯的優勢。