042_加快制订汽车行业CAE分析标准.pdf
2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 1 加快制定汽车行业加快制定汽车行业 CAECAE 分析分析流程流程及及结果结果评价评价体系体系 -促进促进我我国汽车行业国汽车行业 CAECAE 软件应用水平软件应用水平 郭迎春郭迎春 姚伟姚伟 2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 2 辽宁曙光汽车集团 技术中心 CAE 计算分析所 上海同济同捷科技股份有限公司 汽车研究院 加快制定汽车行业加快制定汽车行业 CAECAE 分析分析流程流程及结果评价体系及结果评价体系 -促进促进我我国汽车行业国汽车行业 CAECAE 软件应用水平软件应用水平 郭迎春 姚伟 (辽宁曙光汽车集团 技术中心 CAE 计算分析所)(上海同济同捷科技股份有限公司 汽车研究院)摘要摘要：我国汽车产业经过几十年的发展,取得了很大进步,然而与国际先进的设计、制造技术相比还有很大的差距,特别是在 CAE 技术应用和结果评价体系方面存在巨大差距,因此尽快制定汽车行业 CAE 分析流程和结果评价体系，加强相关汽车安全标准的制订、强制性检测项目的实施，以促进汽车设计分析技术的进步,提高汽车安全性能，比如我国汽车正面碰撞安全性法规的实施，就极大地推动国内汽车企业 CAE 仿真分析的开展和软件应用水平的提高，进而也促进了产品可靠性的提高和产品研发实力的提升，为我国汽车企业参与国际竞争提供了技术保证。关键关键词词：汽车 CAE 标准 法规 1 1 我国汽车相关我国汽车相关管管理方面的理方面的情况情况 经过几十年的努力，特别是近几年来，我国汽车工业一直处在高速发展之中，现今已成为国际汽车市场最热的地区，然而在加入 WTO 之后，中国汽车工业不仅要面对国内汽车企业间的竞争，更多的是要承受国外先进汽车企业在技术、理念、管理、营销等多方面的强烈冲击。这种冲击表面上是质量和设计理念的冲击，但实质上，技术创新才是这种冲击的核心力2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 3 量，也是赢得市场竞争的关键。由于我国汽车行业在国家标准、法律、法规等方面与国际上相比还是比较宽松的，表现在推荐性标准多，强制性标准少，导致国内许多企业认为进入汽车行业的门槛很低，即使是目前汽车行业竞争已经很激烈的时候，家电企业、摩托车、原有零部件制造企业等其他民营资本还是蜂拥而入，这些企业有的是为了追求暂时的利润，在研发上不投入或投入很少，盲目的模仿他人车型，这样的产品根本无法保证可靠性，更无法面对激烈的国际竞争，其最大弊端就是扰乱了市场，加剧了市场竞争，不利于整体汽车工业的发展。鉴于上述情况，国家也在从多方面来规范市场，近年来我国相关部门相继出台了不少汽车方面的法规和标准，如 2002 年 10 月 23 日，国家质检总局发布缺陷汽车产品召回管理规定(草案)，向社会公开征求意见，消费者对此反响热烈，国家质检总局组织的调查结果显示，有 99.6%的被调查者赞同尽快出台缺陷汽车召回制度；2004 年 3 月 15 日，国家有关部门正式颁布了 缺陷汽车产品召回管理规定，规定自 2004 年 10 月 1 日起将强制推行汽车召回制度，但仅限于 M1 类(座位数不超过九座的载客车辆)，M2、M3(9 座以上乘用车)以及 N 类(至少有四个车轮且用于载货的机动车辆)汽车不在此范围，有消息说 2005 年底前有望把 M2M3 汽车纳入召回管理范围，而 N 类汽车仍未被列入强制召回计划；与此同时汽车“三包”规定也已出台。2 2 国内国内汽车安全性能有关标准汽车安全性能有关标准和和法规法规 鉴别乘用车安全性高低最直接的方法就是进行汽车安全碰撞实验，为此国家颁布了汽车乘员碰撞保护GBT11551-89 等一系列条款来划分汽车安全的标准，并从 2001 年起实施关于正面碰撞乘员保护的设计规则(此规则已于 2003 年上升为国家标准)，乘用车正面碰撞的乘员保护 2004 年 6 月 1 日开始实施，现在越来越多的数据表明，由于汽车发生侧面碰撞时对汽车乘员的致死率明显高于正面碰撞，因此以欧洲 ECER95(侧面碰撞法规)为蓝本的国内侧面碰撞标准据悉也将于明年 7 月 1 日颁布实施，同时针对车辆燃油泄漏安全性要求的后撞法规也将很快实施，汽车正面、侧面、后面碰撞等标准的发布实施无疑将推动国内汽车安全标准体系的建设。客车方面在GB13094-200X征求意见稿(代替GB13094-1997)客车结构安全要求中验证方法中提到要求整车试验进行顶部静态加载或整车侧翻试验；模拟计算要求进行模拟顶部静态加载或整车侧翻试验，而不仅仅是以前推荐的要求做顶部静态加载试验。目前，国内汽车技术标准分为强制性和非强制性标准两项；近两年大量的法规颁布和实施，我们可以清楚的看到，国家对于汽车产品的安全性能已越来越重视，碰撞等新法规的推出和原有推荐标准改为强制标准都说明了这一点。3 3 保证汽车产品的可靠性的高效技术手段保证汽车产品的可靠性的高效技术手段 2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 4 如何从技术角度保证产品不出现可靠性事故等缺陷，满足安全要求，不被“召回”是非常关键的。CAE 模拟仿真计算分析技术作为汽车数字化设计的一项核心技术，近年来已被大多数汽车企业和设计公司所接受并广泛使用。由于 CAE 技术的应用可使设计师在产品设计阶段对汽车的结构和性能做出预先评估，因而大大降低了新产品开发的风险，对提高汽车产品质量及缩短开发周期和成本意义重大；同时，CAE 技术可以替代大部分试验。灵活、方便、快捷的特点使 CAE 技术能为设计工程师提供大量的仿真试验数据和技术参数（而其中一些数据根本无法或很难通过试验获得），这将有利于设计经验的积累和设计技术的提高。可以说，CAE技术的应用不仅可以带来产品竞争力的提升，而且也为企业的自主创新带来了新的契机。由于 CAE 技术具有诸多优点，通用、丰田、福特等国际汽车业巨头以及一些知名的汽车设计公司都已将其纳入到各自的设计体系中，并根据不同的分析内容分别制定了全面、细致的分析标准和分析流程（一般包括分析目的、建模方法、加载标准、分析步骤和结果评价几个方面），很好地确保了分析的精度和结果的可用性，使之成为整个设计流程中非常重要的一环。4 4 国内汽车行业应用国内汽车行业应用 CAECAE 的现状的现状 随着国际间合作的加深，市场全球化趋势也来越明显，近年来 CAE 技术在国内也逐步得到重视。汽车业界已普遍意识到 CAE 技术对提升产品竞争力的重要性，多家主机厂和一些设计公司纷纷建立了自己独立的 CAE 部门，并通过聘请国外高水平的 CAE 专家和提供各种培训、交流和沟通的机会来提高自身的 CAE 分析水平。同时，将 CAE 技术融入整个设计流程的工作也在同步进行，其应用正从开始的入门尝试阶段进入到解决实际问题的阶段，并随着 CAE 技术的提高和应用范围的不断扩大，这方面的成功案例正在逐年增加。由于 CAE 技术在汽车产品设计中发挥了越来越重要的作用，相当多的汽车企业都在产品设计流程中明确规定了 CAE环节，没有 CAE 分析的设计不能流入下一个技术环节。5 5 国内国内 CAECAE 技术应用存在的问题技术应用存在的问题 尽管 CAE 技术在我国汽车行业中正逐步得到推广和应用，并发挥了重要的作用，但由于起步较晚，与国外先进水平相比尚存在不小的差距。这种差距不仅体现在理论基础和技术水平上，也体现在试验的支持和软件的使用水平上，但更重要的一点是缺少成熟的分析标准和分析流程。分析标准和流程的重要性在 CAE 技术的入门尝试阶段可能还感觉不到，但随着 CAE分析范围的扩大（分析对象单个零件逐步发展到总成系统和整车系统，分析类型从线弹性分析逐步发展到非线性分析和多物理场耦合分析），这种重要性将越发明显。因为对于整车系统而言，除了结构和连接关系非常复杂外，还存在复杂的非线性问题（如橡胶件、塑料件、泡沫件等的材料非线性，各零件间的接触非线性，整车的结构非线性，等等），在这种情况下，如果各行其是，凭个人的技术基础和经验去做 CAE 分析，那么对不同分析人员而言，就很难2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 5 保证相互之间计算结果的一致性，更不用谈数据的积累和对比了。因而，通过制定汽车行业的 CAE 分析标准和流程，使分析方法和步骤规范化、统一化和流程化，是消除 CAE 技术提升瓶颈的一条必由之路。6 6 国内汽车行业亟待制订行业国内汽车行业亟待制订行业 CAECAE 分析和结果评价体系分析和结果评价体系 近几年来，国内的一些大的汽车企业和设计公司正在逐步探索和制定本企业的 CAE 分析标准，并将 CAE 分析过程流程化,从而在产品开发中发挥了巨大的作用。很多大的汽车公司经过多年的积极探索和研究，并与 MSC 公司等供应商展开深度合作,逐步形成了自己独有的 CAE分析标准和流程，内容涵盖了汽车碰撞安全、车辆运动学与动力学、耐久性（疲劳）、强度与刚度、NVH 和空气动力学等多方面内容。当然，CAE 分析标准与流程的制定和完善是需要一个过程的。完善分析标准的最直接方法是吸收国外成熟的方法和评价数据，但国外汽车企业的分析标准都是技术机密，要想获得这些数据是很困难的。同时，国外的材料、工艺水平、道路情况、评价方式也与国内存在一定差别，因而不能完全照搬国外的分析标准，而只能根据国内的实际情况选择性的加以吸收。在这种情况下，更多的是需要从理论基础和设计经验角度去补充和完善分析方法，更应该与试验数据的对比去完善建模方法与评价体系，并通过增加软件使用技巧和心得去提高建模的质量与速度。虽然国内很多企业在 CAE 技术应用上取得了很大成绩，并制定了企业内部的分析流程和结果评价体系，但由于国内企业相互竞争等多方面原因，在这方面的交流很少，还没有形成一个统一的行业标准，面对激烈的国际汽车市场竞争，我国本身在 CAE 技术应用、软件开发、经验结果积累上都与国际汽车行业存在极大的差距，因此，尽快制定汽车行业 CAE 分析标准，加强汽车安全等相关强制性标准的颁布和实施，比如碰撞安全性标准的实施，将会极大推动国内汽车企业 CAE 仿真分析的开展和软件应用水平的提高，进而也会为我国汽车产业的自主研发提供技术保障。7 7 未来展望未来展望 从技术和法律、法规、标准等方面提高汽车行业的进入门槛，从而规范市场投机行为，促进我国汽车行业的健康有序发展。可以预见，随着 CAE 应用研究的不断深入，进入流程化、规模化、标准化，它在我国汽车产品自主设计开发中将扮演越来越重要的角色，尤其是对产品可靠性的提高和产品研发实力的提升将有极大的促进作用，而为我国汽车行业参与国际竞争提供有力的技术保障。2005 年 MSC.Software 中国用户论文集 6 工作单位：丹东黄海汽车有限责任公司技术中心 邮 编：118008 联系电话：0415-6272420 传 真：0415-6272419 Email:
