汽車CAE技術

前言

　　當代汽車工業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平反映了國家工業(yè)技術的綜合實力，而是否具有獨立自主的產(chǎn)品設計開發(fā)能力，則關系到民族汽車工業(yè)的生死存亡?，F(xiàn)階段，作為先進設計技術的代表，CAE技術已成為汽車企業(yè)產(chǎn)品設計開發(fā)的有效手段，以CAE為核心的技術體系成為企業(yè)核心技術的有效載體。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)權問題的壓力，產(chǎn)品自主設計開發(fā)能力的培養(yǎng)和提升已成為汽車企業(yè)生存與發(fā)展的關鍵問題，而CAE技術的推廣應用正是解決這一問題的銳利武器?！　AE技術依托于電子計算機的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并伴隨著計算機技術、信息技術、結構與系統(tǒng)分析技術、優(yōu)化設計技術的發(fā)展而發(fā)展。在工程實踐中，它不僅是產(chǎn)品分析與設計技術，而且是產(chǎn)品設計和開發(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技術的推行還意味著對現(xiàn)行技術體系的變革，它強調在集成環(huán)境中的應用，以及相關技術環(huán)節(jié)的聯(lián)系與協(xié)調，這已成為該項技術在推廣應用中最值得關注的發(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技術的局限性，將CAE技術置于國內(nèi)汽車行業(yè)現(xiàn)實的技術背景條件之下，‘以系統(tǒng)工程的觀點統(tǒng)籌CAE內(nèi)外部技術要素，提出“CAE空間”的概念。并結合企業(yè)技術發(fā)展戰(zhàn)略：面向產(chǎn)品自主設計開發(fā)探討CAE技術體系的構建與完善，以期有效服務于產(chǎn)業(yè)化技術創(chuàng)新。　　目前，商品化的主流CAE軟件在國內(nèi)汽車行業(yè)中的普及程度越來越高，這無疑促進了國內(nèi)汽車CAE技術的迅速發(fā)展。然而，眾多企業(yè)CAE技術應用水平的實質性提升卻并未和其軟件引進的力度成正比。究其原因，基礎數(shù)據(jù)不足、測試條件不完善、評判標準與設計準則缺失等成為客觀上的困難，而對CAE技術體系認識上的局限性、相關知識與技能結構的不適應以及工程經(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)學生，還是對正在從事CAE工作的汽車企業(yè)技術人員和技術管理人員，均應對上述的困難與障礙保持清醒的認識。本書從汽車企業(yè)CAE工程實際出發(fā)，針對CAE技術應用與發(fā)展中所面臨的關鍵問題進行了系統(tǒng)性的闡述與分析，在此基礎上提出了相應的技術對策及原則，這對于CAE技術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)實意義的技術解決方案，為相關技術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》以國內(nèi)汽車行業(yè)產(chǎn)品設計開發(fā)的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為背景，圍繞汽車產(chǎn)品自主設計開發(fā)這一主線，結合汽車產(chǎn)品的結構特點與開發(fā)模式，系統(tǒng)介紹CAE技術在汽車工程領域應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目標設定、流程設計、要素分析、系統(tǒng)集成等關鍵問題進行討論?！镀嘋AE技術》旨在引導讀者逐步樹立系統(tǒng)化的CAE技術實施理念，并在透徹理解CAE核心技術的同時，培養(yǎng)其技術組織與管理能力，以適應汽車行業(yè)科技創(chuàng)新對復合型人才的要求?！　　镀嘋AE技術》可供車輛工程（汽車設計方向）及相關專業(yè)的研究生和高年級本科生使用。也可供汽車企業(yè)CAE技術人員和技術管理人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 關于CAE技術的一般性認識1.2 CAE技術與汽車產(chǎn)品開發(fā)思考題參考文獻第2章 CAE技術應用的公共學科基礎概要2.1 一個支撐CAE全過程的理論與技術框架2.2 數(shù)值分析2.3 有限單元法2.4 多體系統(tǒng)動力學2.5 優(yōu)化設計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第3章 汽車CAE的專業(yè)理論與技術基礎概要3.1 汽車CAE的專業(yè)支撐體系3.2 汽車設計的內(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3.4 車輪定位參數(shù)的設計與調校3.5 車內(nèi)低頻噪聲治理的技術解決方案思考題參考文獻第4章 汽車CAE的部分主流軟件系統(tǒng)及其應用4.1 CAE軟件及選擇4.2 ADAMS及其應用4.3 ANSYS及其應用4.4 NASTRAN及其應用4.5 SYSNOISE及其應用4.6 MATLAB／Simulink及其應用思考題參考文獻第5章 面向汽車產(chǎn)品自主開發(fā)的CAE技術應用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)化設計流程構造5.3 懸架系統(tǒng)整車匹配的性能仿真與協(xié)調分析5.4 懸架彈性元件的最佳剛度設計5.5 支持懸架系統(tǒng)整車匹配設計的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)思考題參考文獻第6章 汽車CAE的技術體系6.1 CAE項目的組織與管理6.2 基于CAE的汽車產(chǎn)品設計平臺構建原則與總體構架6.3 懸架系統(tǒng)設計平臺6.4 底盤集成控制系統(tǒng)設計平臺思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.1 關于CAE技術的一般性認識　　1.1.1 CAE及其相關概念　　CAE的英文全稱為“Computer Aided Engineering”，中文意為“計算機輔助工程”，是指以計算數(shù)學、計算力學及相關工程科學為基礎的針對復雜工程或產(chǎn)品進行數(shù)學建模、計算分析、行為模擬與優(yōu)化設計的計算機信息處理技術。其中，“相關工程科學”涉及機械、電子、建筑、交通、氣象、地質、海洋、生物、醫(yī)藥等極為廣闊的應用領域，由此形成了眾多的CAE技術應用分支。而計算數(shù)學與計算力學則滲透于各個應用分支，為具體工程問題的建模與求解提供相應的數(shù)學工具，從而構成相關CAE軟件的核心計算方法?！　AE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主要指用計算機對工程和產(chǎn)品進行性能與安全可靠性分析，對其未來的工作狀態(tài)和運行行為進行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設計缺陷，并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性與可靠性。可見，CAE是一項綜合性的應用技術，它以解決具體工程問題為出發(fā)點，借助于計算機信息處理手段，集成應用計算數(shù)學、計算力學等“單元”技術，形成系統(tǒng)化的技術解決方案以支持復雜工程或產(chǎn)品的優(yōu)化設計。其中涉及計算數(shù)學、計算力學、優(yōu)化設計等比較重要的概念，對它們進行必要的了解有助于對CAE技術的透徹理解與全面把握：　　（1）計算數(shù)學?，F(xiàn)代工程科學與技術的發(fā)展十分迅速，它們都有一個共同的特點，就是需要應對大量的數(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)星設計開始到發(fā)射、回收為止，科學家和工程技術人員及工人就要對衛(wèi)星的總體、部件進行全面的設計和生產(chǎn)，要對選用的火箭進行設計和生產(chǎn)，這里面就有許許多多的數(shù)據(jù)要進行準確的計算。發(fā)射和回收的時候，又需要對發(fā)射角度、軌道、遙控、回收下落角度等進行精確的計算。又如，在高能加速器里進行高能物理試驗，研究具有很高能量的基本粒子的性質及其相互作用和轉化規(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，從整車總布置到關鍵零部件的可靠性分析，從車身造型到發(fā)動機、底盤與車體的性能匹配等一系列設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數(shù)學理論問題的學科就叫做計算數(shù)學。它屬于應用數(shù)學的范疇，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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