第1章 概述 1
1.1 CAE技术的基本概念 1
1.2 CAE技术的国内外研究现状 2
1.3 CAE分析过程及模拟仿真步骤 3
1.3.1 有限元分析 3
1.3.2 优化设计的一般过程 4
1.3.3 基于虚拟样机技术的仿真步骤 5
1.4 CAE分析的研究及发展趋势 6
1.4.1 基于知识的CAE分析 6
1.4.2 协同CAE分析技术 7
1.5 CAE技术与汽车产品开发 10
参考文献 13
第2章 CAE技术基础 14
2.1 有限单元法 14
2.1.1 有限单元法的基本思想及基本步骤 14
2.1.2 有限单元法在汽车工程领域的应用 15
2.2 多体系统动力学 17
2.2.1 多体系统动力学建模理论 17
2.2.2 多体系统动力学的建模与求解 19
2.2.3 多体系统动力学在汽车工程领域的应用 20
2.3 优化设计 20
2.3.1 优化设计建模 20
2.3.2 优化设计问题的基本解法 22
2.3.3 CAE分析中的优化设计方法 23
2.3.4 CAE优化设计过程 24
2.3.5 优化设计在汽车工程领域的应用 26
2.4 工程数据库系统 27
2.4.1 工程数据库系统的概念及特点 27
2.4.2 数据模型 28
2.4.3 工程数据库的客户/服务器结构 29
2.4.4 工程数据库系统的构成方法 31
2.5 人工智能 32
2.5.1 人工智能的定义 32
2.5.2 人工智能的应用领域 33
参考文献 36
第3章 汽车CAE的部分主流软件系统及其应用 37
3.1 ADAMS软件的功能及应用 38
3.2 ANSYS软件的功能及应用 39
3.2.1 ANSYS软件介绍 39
3.2.2 ANSYS软件的应用 40
3.3 NASTRAN软件的功能及应用 42
3.3.1 NASTRAN软件介绍 42
3.3.2 NASTRAN软件的应用 43
3.4 SYSNOISE软件的功能及应用 45
3.4.1 SYSNOISE软件介绍 45
3.4.2 SYSNOISE软件的应用 46
3.5 Matlab/Simulink软件的功能及应用 47
3.5.1 Matlab/Simulink软件介绍 47
3.5.2 Matlab/Simulink软件的应用 48
3.6 RecurDyn软件的功能及应用 49
3.6.1 RecurDyn软件介绍 49
3.6.2 RecurDyn软件的应用 50
3.7 ABAQUS软件的功能及应用 51
3.7.1 ABAQUS软件介绍 51
3.7.2 ABAQUS软件的应用 52
3.8 LS-DYNA软件的功能及应用 54
3.8.1 LS-DYNA软件介绍 54
3.8.2 LS-DYNA软件的应用 55
3.9 ADINA软件的功能及应用 57
3.9.1 ADINA软件介绍 57
3.9.2 ADINA软件的应用 58
3.10 ALGOR软件的功能及应用 60
3.10.1 ALGOR软件介绍 60
3.10.2 ALGOR软件的应用 61
3.11 HyperWorks软件的功能及应用 63
3.11.1 HyperWorks软件介绍 63
3.11.2 HyperWorks软件的应用 65
3.12 MSC.Dytran软件的功能及应用 69
3.12.1 MSC.Dytran软件介绍 69
3.12.2 MSC.Dytran软件的应用 71
3.13 MSC.Fatigue软件的功能及应用 73
3.13.1 MSC.Fatigue软件介绍 73
3.13.2 MSC.Fatigue软件的应用 75
3.14 STAR-CD软件的功能及应用 76
3.14.1 STAR-CD软件介绍 76
3.14.2 STAR-CD软件的应用 77
3.15 Fluent软件的功能及应用 80
3.15.1 Fluent软件介绍 80
3.15.2 Fluent软件的应用 81
参考文献 85
第4章 基于ADAMS的微车后悬架螺栓受力分析 87
4.1 ADAMS的分析流程 87
4.2 螺旋弹簧非独立悬架及模型参数确定 89
4.2.1 螺旋弹簧非独立悬架的基本结构 89
4.2.2 模型参数定义 90
4.3 后悬架模型的建立 90
4.3.1 导向机构 91
4.3.2 弹性元件 92
4.3.3 阻尼元件 93
4.3.4 部件间的连接 94
4.3.5 定义通信器 95
4.3.6 后悬架子系统 96
4.3.7 轮胎与实验台架 97
4.4 模型测试及仿真分析 98
4.4.1 有限元分析 98
4.4.2 实验研究 98
4.4.3 实验结果与仿真结果的对比分析 100
4.5 后悬架螺栓受力分析 101
4.5.1 轮胎跳动对螺栓受力的影响 101
4.5.2 外加载荷对螺栓受力的影响 102
参考文献 105
第5章 微型汽车发动机舱散热特性研究与改进设计 106
5.1 发动机舱散热数学模型 106
5.1.1 车身模型 106
5.1.2 发动机舱数学模型 106
5.1.3 模拟风洞的建立 107
5.2 网格生成 108
5.3 物理参数 110
5.4 边界条件 110
5.4.1 计算工况 110
5.4.2 外部边界条件 111
5.4.3 内部边界条件 111
5.5 发动机舱内外流场特性分析 113
5.5.1 外流场特性分析 113
5.5.2 内流场特性分析 116
5.6 发动机舱散热特性分析 119
5.7 发动机舱进风口设计分析 121
6.8 发动机舱温度场分析 122
5.9 基于前端进气设计参数优化 123
5.9.1 前端进风口参数对冷却风气流的影响 123
5.9.2 上下进气格栅进风量比例的改进 124
5.9.3 上下进气格栅进风角度的改进 125
5.9.4 上下进气格栅之间结构的改进 127
5.9.5 散热器两侧加装导流板 128
5.10 冷却系统布置设计优化 130
5.10.1 冷却系统布置方式改进 130
5.10.2 散热器与风扇距离的改进 131
5.11 发动机舱散热改进设计效果分析 133
5.12 发动机舱散热改进设计实验验证 134
5.12.1 实验系统组成 134
5.12.2 改进前后冷却系统散热性能对比分析 137
5.12.3 改进前后发动机舱空间温度对比分析 141
5.12.4 改进前后冷却风风速对比分析 143
参考文献 145
第6章 基于减少功率损失的微型汽车传动系统参数优化 147
6.1 微型汽车传动系统功率损失模型 147
6.1.1 离合器功率损失模型 147
6.1.2 搅油功率损失模型 148
6.1.3 风阻功率损失模型 150
6.1.4 圆柱齿轮功率损失模型 150
6.1.5 圆锥齿轮功率损失模型 152
6.1.6 轴承功率损失模型 155
6.1.7 油封功率损失模型 156
6.2 各部件功率损失仿真模型 157
6.2.1 离合器功率损失仿真模型 157
6.2.2 变速器功率损失仿真模型 157
6.2.3 主减速器功率损失仿真模型 157
6.2.4 差速器功率损失仿真模型 157
6.2.5 半轴功率损失仿真模型 158
6.2.6 传动系统功率损失仿真模型 158
6.3 微型汽车传动系统功率损失的试验研究 160
6.3.1 微型汽车传动系统功率损失试验方案 160
6.3.2 微型汽车传动系统功率损失试验方案实施 164
6.4 试验测试结果与仿真结果对比分析 165
6.4.1 变速箱功率损失试验测试与仿真结果对比分析 165
6.4.2 主减速器功率损失试验测试与仿真结果对比分析 166
6.4.3 传动系统功率损失试验测试与仿真结果对比分析 166
6.5 基于减少功率损失的传动系统参数优化设计 167
6.5.1 传动系统参数对整车性能的影响 168
6.5.2 参数优化设计 169
6.5.3 优化算法的选择 171
6.5.4 优化仿真及结果分析 172
参考文献 176
第7章 基于碰撞安全的微车车身轻量化研究 178
7.1 微车车身结构与轻量化材料 178
7.1.1 微车车身结构 179
7.1.2 微车车身轻量化材料选择 180
7.2 微车车身模型的创建及工况分析 189
7.2.1 微车车身有限元模型的建立 190
7.2.2 微车车身弯曲刚度分析 192
7.2.3 微车车身扭转刚度分析 195
7.2.4 微车车身自由模态分析 197
7.3 微车车身结构件的轻量化设计 200
7.3.1 基于灵敏度分析的结构件筛选 200
7.3.2 微车车身动静态特性的灵敏度分析 202
7.4 微车车身模型的多目标优化 206
7.4.1 多目标试验设计 206
7.4.2 建立近似数学模型 207
7.4.3 多目标优化计算 209
7.5 微车车身碰撞性能优化及验证 213
7.5.1 微车安全碰撞国家标准及工况分析 213
7.5.2 微车车身轻量化前后正面碰撞性能对比 215
7.5.3 微车耐撞性结构优化及轻量化性能验证 216
参考文献 222
第8章 面向正面碰撞的微型汽车前纵梁结构设计 224
8.1 正面碰撞车身加速度波形目标分解 225
8.1.1 正面碰撞加速度的等效双台阶梯形波 225
8.1.2 碰撞波形特征值对乘员损伤的影响分析 228
8.1.3 前纵梁设计目标 233
8.2 前纵梁结构设计方法及试验验证 235
8.2.1 动态落锤试验 235
8.2.2 轴向冲击载荷下帽形截面梁结构压溃特性分析 236
8.2.3 前纵梁结构设计方法 238
8.3 正面碰撞工况下前纵梁多目标优化设计 246
8.3.1 近似模型方法 246
8.3.2 空间收缩回归法 250
8.3.3 正面碰撞台车模型 253
8.3.4 前纵梁结构多目标优化设计 256
参考文献 262