汽车有限元法概述课件.ppt

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1、汽车有限元法汽车有限元法第一章第一章 概论概论1-1 有限元法概述有限元法概述1-2 有限元法在汽车工程中的应用有限元法在汽车工程中的应用有限元法概述-Finite Element Methocd/Finite Element Analysis(FEM/FEA)有限元法是将连续体理想化为有限个单元集合而成，这些单元仅在有限个节点上相连接，亦即用有限个单元的集合来代替原来具有无限个自由度的连续体。由于有限单元的分割和节点的配置非常灵活，它可适应于任意复杂的几何形状，处理不同的边界条件。单元有各种类型，包括线、面和实体或称为一维、二维和三维等类型单元。节点一般都在单元边界上，单元之间通过节点连接，

2、并承受一定载荷，这样就组成了有限单元集合体。有限元法概述 有限元法直接为产品设计服务，与工程应用密切相关。而且有限元法的物理概念十分清晰，容易为工程技术人员所理解。大型集成化通用软件的普及与推广，应用有限元法进行一般工程结构分析成为相对容易的技术工作。但是，为了正确地使用通用程序，做好数据前后处理工作，掌握分析方法，都需要对有限元基本理论有一定程度的理解。随着计算机辅助工程（CAE）溶入设计过程的进程加快，立足于设计前期的CAE技术，将有限元软件集成于CAD环境中，面向CAD软件的使用者，形成产品分析、设计、制造一体化，这也是工业生产的发展方向，有限元法在其中则起着重要的作用。结构有限元模型结

3、构有限元模型实例结构有限元模型实例结构有限元模型实例结构有限元分析重要性 汽车CAE技术的应用面向整车开发的全过程，在汽车开发过程（概念设计-详细设计-样机验证-定型生产）中实现全过程、整车及部件级虚拟样机仿真，减少原型车试验次数，降低生产成本、缩短新车研发周期。随着CAE应用深度及广度的提高，实现CAE工作的规范化和制度化是提升企业的技术能力和市场竞争力的有力保证。汽车汽车CAE技术的应用热点技术的应用热点 动力学操纵稳定性分析-应用多体系统动力学分析软件（MBS），ADAMS及CarSim；NVH性能分析-低频振动和高频噪声（刚弹耦合、声固耦合）；疲劳耐久性分析-加速疲劳设计验证方法；碰撞

4、安全性分析-以LSDYNA为代表的显式有限元软件来模拟；流场分析及热管理-基于计算流体力学（CFD）；多目标优化、多物理场耦合、多性能协调分析；汽车结构有限元分析1)汽车设计中对所有结构件、主要零部件的强度、刚度和稳定性分析2)汽车结构件或零部件的优化设计，如以汽车质量或体积为目标函数的最优设计，还有对比分析中的参数化设计和形状优化；3)对汽车结构件进行模态分析、瞬态分析、谐响应分析和响应谱分析，为结构的动态设计提供方便有效的工具；4)汽车零部件及整车的疲劳分析，在概念或详细设计阶段估计产品的寿命或是分析部件损坏的原因；5)车身内的声学设计，将车身结构模态与车身内声模态耦合，评价乘员感受的噪声

5、并进行噪声控制；6)车身空气动力学计算，解决高速行驶中的升力、阻力和湍流等问题，为汽车性能和造型设计服务；7）汽车碰撞历程仿真和乘员安全保护分析，提高汽车结构的被动安全性。汽车结构有限元分析|标准分析流程有限元基本方法结构离散化离散成有限个单元单元之间通过节点相连问题变成求节点位移有限个自由度网格越密精度越高计算时间越长所需计算机资源越大单元节点位移用矢量单元种类很多结构结构单元单元节点节点网格网格单元分析假设位移模式得到假设的位移函数矩阵N任一点的位移 用节点位移表示单元力学特性分析由几何方程得到应变矢量（B为应变矩阵）由物理方程得应力由虚位移原理得到单元刚度矩阵节点力 和节点位移的关系单元

6、单元e节点力节点力单元单元e节点位移节点位移整体分析单刚迭加形成总刚K单元节点力矢量迭加形成结构节点力矢量形成结构线性方程组约束处理并求解方程处理位移约束条件求解线性方程组的全部节点位移根据所求节点位移计算应力分量有限元应用实例（一）汽车安全气囊计算有限元应用实例（二）有限元应用实例（九）汽车碰撞1有限元应用实例（十）汽车碰撞2有限元结构分类和计算步骤结构分类平面问题平面应力平面应变轴对称问题杆系结构桁架（平面、空间）刚架（平面、空间）板壳结构空间实体结构组合结构建立力学模型计算过程前处理建立计算模型建立几何模型划分单元网格选择单元类型划分网格给定材料常数给定单元实常数施加载荷处理边界条件提交

7、计算后处理观察分析位移结果观察分析各种应力其它结果常用有限元分析软件介绍从二十世纪60年代中期以来，进行了大量的理论研究，不但拓展了有限单元法的应用领域，还开发了许多通用或专用的有限元分析软件。有限元法得以飞速发展的一个重要原因就是在工程实际中提出了一大批重要问题需要进行分析：航空、机械制造、土木工程、冶金、核能、地震、气象常用大型通用有限元软件ADINA、ABAQUS、ANSYS、MSC/Marc、MSC/Nastran一些专用有限元软件LS_DYNA、PAM-CRASH、MSC/Dytran(碰撞）Autoform、DYNAFORM、PAM-STAMP（冲压）、DEFORM(体积成形)、S

8、ysWeld（焊接）MOLDFLOW(注塑)、ProCast(铸造)、AdvantEdge(切削)SimFact(体积成形)ADINAAutomaticdynamicincrementalnonlinearanalysis1975年K.J.Bathe(Wilson的学生)在美国MIT创办ADINA公司大型通用非线性分析软件(注：20世纪60年代美国加州大学Wilson教授主持开发了第一个第一个大型通用结构分析程序SAP)ADINAhttp:/ 2001年,MSC/NASTRAN2001版航空航天领域的标准化结构分析软件MSC/Marc1967年美国布朗大学力学系的PedroMarcal教授创立

9、Marc公司大型通用非线性分析软件后因经营上的问题，被MSC公司并购MSC中国http:/ 软件一般结构非线性爆炸与冲击电磁场温度场流体力学多场耦合易用性使用范围二次开发MSC.NASTRAN5303532152MSC.MARC5503533355ABAQUS5543533455ANSYS5405545555ADINA5503544251（5分制：强5弱1 易5难1 广5小1）有限元软件的主要发展趋势并行运算单元库、材料库多物理场耦合、多体耦合、多尺度耦合分析多尺度耦合分析增进前后处理能力及与CAD软件的集成技术优化技术有限元分析的作用及地位现代工业的进步，完全得力于计算机科技的突飞猛进。将计

10、算机、计算机软件应用于产品的开发、设计、分析与制造，已成为近代工业提升竞争力的主要方法。CADCAMCAE CAE：在产品的研发过程中，利用计算机进行建模及性能仿真分析有限元法是CAE的最主要方法，是处理各种复杂工程问题的重要分析手段，也是进行科学研究的重要工具。利用有限元分析可以获取几乎任意复杂工程结构的各种机械性能信息，可以直接就工程设计进行各种评判及优化，提高产品品质。一个新产品的问题有60%以上可以在设计阶段消除，如果人们有先进的精确分析手段。目前，国际上有90%以上的机械产品和装备都要采用有限元方法进行分析，进而进行设计修改和优化。有限元分析已成为替代大量实物试验的数值化“虚拟试验”

11、，基于该方法的大量计算分析与典型的验证性试验相结合可以做到高效率和低成本。“虚拟试验”：头部撞伤是交通事故中的常见伤害，由于包括伦理在内多种原因，很难对头部受伤机制进行实验研究。通过有限元建模和数值模拟，可以研究头部撞击的忍耐范围，以及不同撞击条件下伤害的评估，从而有助于发展汽车行业安全保护标准。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，

12、你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量

13、的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，

14、只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多

15、懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.

16、但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。