汽車CAE技術(shù)

前言

　　當(dāng)代汽車工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平反映了國家工業(yè)技術(shù)的綜合實力，而是否具有獨立自主的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，則關(guān)系到民族汽車工業(yè)的生死存亡?，F(xiàn)階段，作為先進(jìn)設(shè)計技術(shù)的代表，CAE技術(shù)已成為汽車企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的有效手段，以CAE為核心的技術(shù)體系成為企業(yè)核心技術(shù)的有效載體。在我國，隨著行業(yè)總量的不斷提升和市場競爭的白熱化，加上知識產(chǎn)權(quán)問題的壓力，產(chǎn)品自主設(shè)計開發(fā)能力的培養(yǎng)和提升已成為汽車企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵問題，而CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用正是解決這一問題的銳利武器。　　CAE技術(shù)依托于電子計算機(jī)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并伴隨著計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)分析技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。在工程實踐中，它不僅是產(chǎn)品分析與設(shè)計技術(shù)，而且是產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)理念，涉及思想方法的改變。特別是對于國、內(nèi)汽車行業(yè)而言，CAE技術(shù)的推行還意味著對現(xiàn)行技術(shù)體系的變革，它強(qiáng)調(diào)在集成環(huán)境中的應(yīng)用，以及相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)的聯(lián)系與協(xié)調(diào)，這已成為該項技術(shù)在推廣應(yīng)用中最值得關(guān)注的發(fā)展方向，并成為理論及實踐中需要研究和解決的熱點問題。本書突破了孤立看待和抽泉研究CAE技術(shù)的局限性，將CAE技術(shù)置于國內(nèi)汽車行業(yè)現(xiàn)實的技術(shù)背景條件之下，‘以系統(tǒng)工程的觀點統(tǒng)籌CAE內(nèi)外部技術(shù)要素，提出“CAE空間”的概念。并結(jié)合企業(yè)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略：面向產(chǎn)品自主設(shè)計開發(fā)探討CAE技術(shù)體系的構(gòu)建與完善，以期有效服務(wù)于產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新?！　∧壳埃唐坊闹髁鰿AE軟件在國內(nèi)汽車行業(yè)中的普及程度越來越高，這無疑促進(jìn)了國內(nèi)汽車CAE技術(shù)的迅速發(fā)展。然而，眾多企業(yè)CAE技術(shù)應(yīng)用水平的實質(zhì)性提升卻并未和其軟件引進(jìn)的力度成正比。究其原因，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足、測試條件不完善、評判標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計準(zhǔn)則缺失等成為客觀上的困難，而對CAE技術(shù)體系認(rèn)識上的局限性、相關(guān)知識與技能結(jié)構(gòu)的不適應(yīng)以及工程經(jīng)驗不足等，則成為主觀上的障礙。為確保CAE技術(shù)沿著正確的軌道迅速發(fā)展，無論是對有志于從事CAE工作的高校汽車專業(yè)學(xué)生，還是對正在從事CAE工作的汽車企業(yè)技術(shù)人員和技術(shù)管理人員，均應(yīng)對上述的困難與障礙保持清醒的認(rèn)識。本書從汽車企業(yè)CAE工程實際出發(fā)，針對CAE技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展中所面臨的關(guān)鍵問題進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述與分析，在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的技術(shù)對策及原則，這對于CAE技術(shù)理論體系的完善和發(fā)展具有重要意義。同時，本書的一些研究成果還能成為具有一定現(xiàn)實意義的技術(shù)解決方案，為相關(guān)技術(shù)工作的開展提供較為直接的借鑒與幫助。

內(nèi)容概要

　　《汽車CAE技術(shù)》以國內(nèi)汽車行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為背景，圍繞汽車產(chǎn)品自主設(shè)計開發(fā)這一主線，結(jié)合汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點與開發(fā)模式，系統(tǒng)介紹CAE技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域應(yīng)用的基本原則和實施要點，并以具體產(chǎn)品開發(fā)項目為案例，針對CAE目標(biāo)設(shè)定、流程設(shè)計、要素分析、系統(tǒng)集成等關(guān)鍵問題進(jìn)行討論。《汽車CAE技術(shù)》旨在引導(dǎo)讀者逐步樹立系統(tǒng)化的CAE技術(shù)實施理念，并在透徹理解CAE核心技術(shù)的同時，培養(yǎng)其技術(shù)組織與管理能力，以適應(yīng)汽車行業(yè)科技創(chuàng)新對復(fù)合型人才的要求?！　　镀嘋AE技術(shù)》可供車輛工程（汽車設(shè)計方向）及相關(guān)專業(yè)的研究生和高年級本科生使用。也可供汽車企業(yè)CAE技術(shù)人員和技術(shù)管理人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 關(guān)于CAE技術(shù)的一般性認(rèn)識1.2 CAE技術(shù)與汽車產(chǎn)品開發(fā)思考題參考文獻(xiàn)第2章 CAE技術(shù)應(yīng)用的公共學(xué)科基礎(chǔ)概要2.1 一個支撐CAE全過程的理論與技術(shù)框架2.2 數(shù)值分析2.3 有限單元法2.4 多體系統(tǒng)動力學(xué)2.5 優(yōu)化設(shè)計2.6 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2.7 人工智能思考題參考文獻(xiàn)第3章 汽車CAE的專業(yè)理論與技術(shù)基礎(chǔ)概要3.1 汽車CAE的專業(yè)支撐體系3.2 汽車設(shè)計的內(nèi)容、特點及步驟3.3 懸架系統(tǒng)集成與整車匹配的概念內(nèi)涵及核心技術(shù)3.4 車輪定位參數(shù)的設(shè)計與調(diào)校3.5 車內(nèi)低頻噪聲治理的技術(shù)解決方案思考題參考文獻(xiàn)第4章 汽車CAE的部分主流軟件系統(tǒng)及其應(yīng)用4.1 CAE軟件及選擇4.2 ADAMS及其應(yīng)用4.3 ANSYS及其應(yīng)用4.4 NASTRAN及其應(yīng)用4.5 SYSNOISE及其應(yīng)用4.6 MATLAB／Simulink及其應(yīng)用思考題參考文獻(xiàn)第5章 面向汽車產(chǎn)品自主開發(fā)的CAE技術(shù)應(yīng)用5.1 汽車產(chǎn)品的自主開發(fā)5.2 基于AI選型的懸架系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計流程構(gòu)造5.3 懸架系統(tǒng)整車匹配的性能仿真與協(xié)調(diào)分析5.4 懸架彈性元件的最佳剛度設(shè)計5.5 支持懸架系統(tǒng)整車匹配設(shè)計的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)思考題參考文獻(xiàn)第6章 汽車CAE的技術(shù)體系6.1 CAE項目的組織與管理6.2 基于CAE的汽車產(chǎn)品設(shè)計平臺構(gòu)建原則與總體構(gòu)架6.3 懸架系統(tǒng)設(shè)計平臺6.4 底盤集成控制系統(tǒng)設(shè)計平臺思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1 關(guān)于CAE技術(shù)的一般性認(rèn)識　　1.1.1 CAE及其相關(guān)概念　　CAE的英文全稱為“Computer Aided Engineering”，中文意為“計算機(jī)輔助工程”，是指以計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)及相關(guān)工程科學(xué)為基礎(chǔ)的針對復(fù)雜工程或產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、計算分析、行為模擬與優(yōu)化設(shè)計的計算機(jī)信息處理技術(shù)。其中，“相關(guān)工程科學(xué)”涉及機(jī)械、電子、建筑、交通、氣象、地質(zhì)、海洋、生物、醫(yī)藥等極為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，由此形成了眾多的CAE技術(shù)應(yīng)用分支。而計算數(shù)學(xué)與計算力學(xué)則滲透于各個應(yīng)用分支，為具體工程問題的建模與求解提供相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，從而構(gòu)成相關(guān)CAE軟件的核心計算方法。　　CAE是一個很廣的概念，從字面上講它可以包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面。但是，傳統(tǒng)的CAE主要指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性分析，對其未來的工作狀態(tài)和運行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性與可靠性?？梢?，CAE是一項綜合性的應(yīng)用技術(shù)，它以解決具體工程問題為出發(fā)點，借助于計算機(jī)信息處理手段，集成應(yīng)用計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)等“單元”技術(shù)，形成系統(tǒng)化的技術(shù)解決方案以支持復(fù)雜工程或產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。其中涉及計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計等比較重要的概念，對它們進(jìn)行必要的了解有助于對CAE技術(shù)的透徹理解與全面把握：　　（1）計算數(shù)學(xué)?，F(xiàn)代工程科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展十分迅速，它們都有一個共同的特點，就是需要應(yīng)對大量的數(shù)據(jù)處理問題。例如，發(fā)射一顆探測宇宙奧秘的人造衛(wèi)星，從衛(wèi)星設(shè)計開始到發(fā)射、回收為止，科學(xué)家和工程技術(shù)人員及工人就要對衛(wèi)星的總體、部件進(jìn)行全面的設(shè)計和生產(chǎn)，要對選用的火箭進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)，這里面就有許許多多的數(shù)據(jù)要進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。發(fā)射和回收的時候，又需要對發(fā)射角度、軌道、遙控、回收下落角度等進(jìn)行精確的計算。又如，在高能加速器里進(jìn)行高能物理試驗，研究具有很高能量的基本粒子的性質(zhì)及其相互作用和轉(zhuǎn)化規(guī)律，這里面也有大量的數(shù)據(jù)計算問題。在汽車產(chǎn)品開發(fā)中，從整車總布置到關(guān)鍵零部件的可靠性分析，從車身造型到發(fā)動機(jī)、底盤與車體的性能匹配等一系列設(shè)計過程中無不貫穿著海量的數(shù)據(jù)計算。計算問題可以說是現(xiàn)代社會各個領(lǐng)域普遍存在的共同問題，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育等，哪一行哪一業(yè)都有許多數(shù)據(jù)需要計算。通過數(shù)據(jù)分析，以便掌握事物發(fā)展的規(guī)律。研究計算問題的解決方法和有關(guān)數(shù)學(xué)理論問題的學(xué)科就叫做計算數(shù)學(xué)。它屬于應(yīng)用數(shù)學(xué)的范疇，內(nèi)容十分豐富，主要包括：代數(shù)方程，線性代數(shù)方程組，微分方程的數(shù)值解法，函數(shù)的數(shù)值逼近問題，矩陣特征值的求法，最優(yōu)化計算問題，概率統(tǒng)計計算問題，等等，還包括解的存在性、唯一性、收斂性和誤差分析等理論問題。

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