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「知识」汽车行业常用的CAD、CAE软件简介

时间:2022-12-29 15:23 点击次数:
  本文摘要:盘算机技术已成为现代工业提升竞争力的主要手段之一。

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盘算机技术已成为现代工业提升竞争力的主要手段之一。最先将盘算机技术引入工业应用的是CAD(Computer Aided Design,盘算机辅助设计),使用盘算机软件直接从事图形的绘制与结构的设计;然后是CAM(Computer Aided Manufacture,盘算机辅助制造),使用盘算机来利用林林总总的细密工具机械以制造差别的零件组;最后引入的是CAE(Computer Aided Engineering,盘算机辅助工程),基于在产物分析和优化设计中的强大助理作用,自引入工业应用以来获得了长足的生长和广泛的应用。其中,对CAD的明白可分为三个条理,划分赋予"D"差别的解释:“Drawing”、“Design”、“Development”,即“绘图(先以扩展到三维造型)”、“设计”、和“开发”。

当前在以汽车工业为代表的诸多应用领域中,往往更习惯于“Drawing”的明白方式,并据此划分CAD和CAE的功效界线,形成CAD与CAE的相互驱动,进而决议了CAD与CAE的协同关系。此外,在汽车工业应用中,另有CAPP(Computer Aided Process Planning,盘算机辅助工艺计划)、CAT(Computer Aided Test,盘算机辅助测试)等盘算机辅助手段。

随着盘算机技术的生长,我们希望盘算性能够实现CAD/CAE/CAT、CAD/CAPP/CAM的集成以缩短产物开发和制造的周期。一、通用化CAD软件在汽车工业中的应用在汽车工业中常用的商业化通用CAD软件有UG、CATIA、ProE等。1、UG是美国UGS(Unigraphics Solutions)公司的主导产物,是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件,是面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件,是当今最先进,最盛行的工业设计软件之一.它荟萃了观点设计.工程设计,分析与加工制造的功效,实现了优化设计与产物生产历程的组合。

被广泛应用于机械、汽车、航空航天、家电以及化工等各个行业。UG将CAD/CAM/CAE三大系统精密集成,用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及建立工程图等功效时,可以使用CAE模块举行有限元分析、运动学分析和仿真模拟,以提高设计的可靠性;凭据建设起的三维模型,还可由CAE模块直接生成数控代码,用于产物加工。

 2、CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的向导职位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业,它的集成解决方案笼罩所有的产物设计与制造领域,其特有的DMU电子样机模块功效及混淆建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供利便的解决方案,迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。

包罗:从大型的波音747飞机、火箭发念头到化妆品的包装盒,险些涵盖了所有的制造业产物。在世界上有凌驾13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功效以获得各行业的认可,CATIA是汽车工业的事实尺度,是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的焦点系统。

CATIA 的著名用户包罗波音、克莱斯勒、宝马、疾驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的职位。CATIA 在造型气势派头、车身及引擎设计等方面具有奇特的优点,为种种车辆的设计和制造提供了端对端(end to end )的解决方案。

CATIA 涉及产物、加工和人三个关键领域。CATIA 的可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产物上市时间。 一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车,种种车辆在CATIA 上都可以作为数字化产物,在数字化工厂内,通过数字化流程,举行数字化工程实施。CATIA 的技术在汽车工业领域内是无人可及的,而且被各国的汽车零部件供应商所认可。

3、Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件,是新一代的产物造型系统,是一个参数化、基于特征的实体造型系统,而且具有单一数据库功效。Pro/Engineer是接纳参数化设计的、基于特征的实体模型化系统,工程设计人员接纳具有智能特性的基于特征的功效去生成模型,如腔、壳、倒角及圆角,您可以随意勾画草图,轻易改变模型。这一功效特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的浅易和灵活。

Pro/Engineer是建设在统一下层上的数据库上,不象一些传统的CAD/CAM系统建设在多个数据库上。所谓单一数据库,就是工程中的资料全部来自一个库,使得每一个独立用户在为一件产物造型而事情,不管他是哪一个部门的。换言之,在整个设计历程的任何一处发生改动,亦可以前后反映在整个设计历程的相关环节上。

例如,一旦工程详图有改变,NC(数控)工具路径也会自动更新;组装工程图如有任何变更,也完全同样反映在整个三维模型上。这种奇特的数据结构与工程设计的完整的联合,使得一件产物的设计联合起来。这一优点,使得设计更优化,制品质量更高,产物能更好地推向市场,价钱也更自制。

二、通用化CAE/CAM软件在汽车工业中的应用在汽车的开发中,CAE起到了重要作用。CAE是一个很广的观点,从字面上讲它可以包罗工程和制造业信息化的所有方面。

可是,传统的CAE主要指用盘算机对工程和产物举行性能与宁静可靠性分析,对其未来的事情状态和运行行为举行模拟,及早发现涉及缺陷,并证实未来工程、产物功效和性能的可用性与可靠性。所以,CAE是一项综合应用技术,它以解决详细工程问题为出发点,借助于盘算机信息处置惩罚手段,集成应用盘算数学、盘算力学等“单元”技术,形成系统化的技术解决方案以支持庞大工程或产物的优化设计。

盘算数学与盘算力学渗透于各个应用分支,为详细工程问题的建模与求解提供了相应的数学工具,从而组成CAE软件的焦点盘算方法。传统看法认为CAE基本等同于有限元分析技术;如今的看法认为,CAE基本等同于盘算力学手段及其综合再加上优化设计技术。现在,海内汽车汽车工业举行CAE分析以使用外洋成熟的商业软件为主,也有少量自编程软件。常用的CAE软件枚举如下: 前后处置惩罚软件:Heperworks、Patran 碰撞分析:LS-Dyna、Pam-Crash、Radioss 机械动力学仿真:Adams 非线性分析:Abaqus、Marc、Ansys 疲劳分析:Fatigue 流体分析:Fluent、Star-cd、AVL-Fire 锻压历程分析:SuperForge 汽车内噪声预测分析:Akusmod 多学科智能优化:iSight汽车自动化建模:SOFY 发念头热力学分析:GT-Power 整车性能分析:GT-Drive 当前,CAE技术在汽车产物的开发历程中,需要解决的关键问题主要集中在以下五个方面: ①系统动力学分析。

主要分析汽车的行驶性、利用性等,常接纳多体(多刚体、多柔体)系统动力学分析方法。 ②疲劳寿命分析。

汽车疲劳寿命分析主要研究汽车整车及各部件的动、静疲劳寿命。 ③碰撞分析。碰撞分析方法主要包罗有限元法、多刚体系统动力学法河机械振动学法。汽车碰撞分析主要举行车身结构的耐撞性研究、碰撞生物力学研究和乘员约束系统及宁静内饰件研究。

 ④NVH分析。工程中常用的NVH分析方法有:多刚体系统动力学方法、有限单元法、界限元法、统计能量分析法。

 ⑤空气动力学分析。主要举行汽车高速行驶时的气动噪声分析,分析汽车高速行驶时空气流场对利用稳定性的影响。

 在汽车CAE领域,在上述通用化商业化软件获得广泛应用的同时,一些面向汽车产物设计开发领域特定问题的专用商品化软件业获得了很好的生长,如:Adams/car(常与Matlab/simulink举行团结仿真)ADVISOR、PSAT等。 主要软件先容如下: 1、MSC.ADAMS MSC.ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学自动分析)是一款功效完善的系统动力学分析软件,是美国MSC.Sofeware公司的系列软件产物之一。应用它可以利便地建设参数化的实体模型,并接纳多刚体系统动力学原理举行仿真盘算,举行机电产物性能分析。MSC.ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成。

 在汽车领域SMC.ADAMS/Car的应用已比力普遍。ADAMS/Car吸收了Audi、BMW、Renault和Volvo等汽车公司的设计开发履历,能够快速建设高精度的车辆子系统模型和整车模型,可以通过高速动画直观地再现种种工况下的车辆运动学和动力学仿真,并输出表征稳定性、制动性、乘坐舒适性和宁静性等的性能参数。

 2、ANSYS ANSYS是融合结构、流体、电场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件,由美国ANSYS,Inc.公司开发。它能与大多数CAD软件接口,如Pro/Engineer、Unigraphics、CATIA、I-DEAS、AtuoCAD等实现数据共享与交流。ANSYS的基本功效包罗:结构静力学分析、结构动力学分析、结构非线性分析、柔体运动分析、热分析、电磁场分析、盘算流体分析、声场分析等。

 在运用ANSYS举行汽车设计中,前处置惩罚阶段需要举行“界说载荷信息”的操作,而载荷信息是否真实直接关系到分析效果的正确性和可用性。汽车仿真分析中,常从事先在ADMS/Car中建设的整车模型的相关仿真效果中提取所需要的载荷信息。

 3、MSC.NASTRAN MSC.NASTRAN是美国MSC.Sofeware公司推出的一款大型结构有限元分析软件。当前,众多企业和工业行业已将MSC.NASTRAN的盘算效果作为尺度取代其他质量规范。

MSC.NASTRAN具有开放性的结构,全模块化的组织形式使其不光拥有很强的分析能力而又能保证很好的灵活性,使用者可以凭据自己的工程问题和系统需要通过模块选择和组合获得最佳的应用系统。此外,MSC.NASTRAN还为用户提供了开发工具DMAP语言。 MSC.NASTRAN与ANSYS同为大型通用有限元分析软件,其功效和用途也有许多一致和相似之处。MSC.NASTRAN的主要功效包罗:静力学分析、屈曲分析、动力学分析、非线性分析、热传导分析等。

还能举行诸如空气动力弹性及颤振分析、流固耦合分析、多体超单元分析、高级对称分析、设计敏捷度分析及优化设计等。4、LMS.SYSNOISE LMS.SYSNOISE是比利时LMS公司开发的大型声学分析软件,用于盘算声场中任一点处的声压、声辐射功率、声强,结构对声场的辐射功率、能量密度,流体的模态,并能盘算声振耦合问题。

还能与其他有限元软件(如NASTRAN)相联合,举行降噪优化设计。 LMS.SYSNOISE自己不具备前处置惩罚功效,但它能与众多主流有限元分析软件有界面法式毗连,可由此读取有限元的模型数据,以及模态、外貌振动速度等盘算效果,从而提高建模速度。

 5.MATLAB/Simulink Simulink是Mathworks公司开发的动态系统通用仿真软件包。Simulink为用户提供了用方块图举行建模的图形接口,只需点击和拖动鼠标操作就可以完成庞大系统建模。它提供了一种更快捷、更直接明晰的方式,而且用户可以立刻看到系统的仿真效果。

 在汽车电子产物开发设计中,往往需要将控制器与控制工具模型联系起来实施仿真分析,以预估或评价整个车辆系统的控制效果。鉴于MATLAB/Simulink在控制器模型构建方面具有奇特的优势,而ADAMS/Car则具有整车建模的利便性与完善性,常将二者团结起来建设团结仿真模型,以提高建模效率和仿真精度。


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