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模具技术2009．No．333

文章编号：1001—4934(2009)03—0033—03

基于CAE技术的汽车主模型设计方案评价

孔啸，张一丁，钱攀，申昱

(上海模具技术研究所有限公司，上海200O30)

摘要：基于CAE技术对某汽车主模型设计方案从静态及动态性能方面进行了评
价，并提出相应改进措施。该研究的结果表明，利用CAE技术可以对汽车主模型设计
方案进行评估，降低研发风险。
关键词：汽车主模型；CAE；静态强刚度；动力学特性
中图分类号：TP391．9文献标识码：B

Abstract：Thestaticanddynamiccharacteristicsofanautomobilemastermodeldesignwere

evaluatedbasedonCAEtechnology，andthecorrespondingimprovingmeasureswerealso

putforward．Thisstudyshowedthatthedesignofautomobilemastermodelcouldbeevalua-

tedrationallyandreliablybytheCAEtechnology，whichcouldreducetheriskofresearch

anddevelopment．

Keywords：automobilemastermodel；CAE；staticstrengthandrigidity；dynamiccharacter-

istics

0引言潜在的设计、制造风险进行预测并找出相应解
决方案[-33。CAE技术的应用使许多过去受条
件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值
随着汽车行业的飞速发展，汽车质量控制
模拟得到满意的解答；使复杂的过程层次化，节
的要求也Et益提高。作为行之有效的质检手段
省了大量的时间，使工程分析更快、更准确；降
的汽车检具也逐步开始由国外进口转到国内自
低产品研发风险，缩短研发周期，降低生产成
主设计、生产和配套。但是，由于检具在国内的
本。因此，CAE技术在现代产品的设计、分析、
起步较晚，所以在检具设计、制造过程中缺乏相
新产品的开发等方面起到了重要作用，已广泛
应的理论和实践经验。作为整个轿车检具的轿
应用于机械、土木、航空、船舶、汽车等许多领
车主模型的设计和制造则更是由于其结构复
域[4l。
杂、精度高而变得十分困难。因此，高效、可靠基于上述轿车主模型研发中存在的问题及
地设计及制造轿车主模型已成为众多汽车制造CAE技术的优势，本研究拟在某型车的主模型
厂商亟待解决的关键技术[1，。设计中引入CAE技术，通过构造相应仿真模
CAE技术以有限元理论和计算机技术为基型，对该主模型的静态强刚度特性、运输过程中
础，以工程和科学问题为背景，通过建立实际问的动力学特性进行仿真分析，评价设计方案的
题的计算模型并进行仿真分析，对实际问题中合理性。

收稿日期：2009—03—31
作者简介：孔啸(1973一)，男，高级工程师。
34DieandMouldTechnologyNo3．2009

1仿真模型构造TRAN软件完成。仿真所得结构的应力及变形
如图3所示。

整车主模型主要由薄壁件构成，如图1所等效Mises
4763E*0
示，各薄壁件固定于钢制框架，框架与钢制支撑
底板相连。考虑到整车主模型结构近似沿车身
轴线所在平面对称，为了减小仿真计算工作量，
利用对称性原理取整车主模型结构的一半构造
仿真模型。另外，考虑到主模型结构均为薄壁
件，提取结构的中面并用壳单元对结构进行离
散。为了进一步减小计算量，钢框架采用梁单
元进行离散，模型中各部件的连接简化为刚性
(a)主模型应力
连接，框架和底板部分所用材料为钢，主模型部
分所用材料为铝合金。仿真模型如图2所示。

撇
z
一

图1整车主模型结构(b)底板应力

：
lL2o5eE+o

~313Em
rlag~E*O4
”。

t-
S．03?E~05

x
图2仿真模型

(c)框架应力
2静态强刚度特性仿真等效Mises应
[It7o27,~：a：
-6941E．02

鉴于整车主模型尺寸较大，结构复杂，同时互
又有钢制支架及底板等结构，其自重对尺寸及}：
9E‘03
■L0000E+00
装配精度存在一定影响。因此，有必要对主模
型在自重作用下的受力及变形进行仿真分析，
通过仿真结果评价主模型的尺寸精度，同时对

主模型的约束和支撑的位置、方式进行评估。x
据此分析目的，对模型底板6个支撑处分别约
束6个自由度，同时给整个模型施加重力载荷(d)总体变形

进行静态强刚度分析。仿真计算利用NAS—图3仿真结果(自重作用)
模具技术2009．No．335