汽车行业解决方案
提供从汽车Supplier到OEM一系列完整的解决方案。
概述

汽车是国民经济的重要支柱性产业,产业链长、涉及面广、带动性强、国际化程度高,在全球主要经济大国的产业体系中一直占据重要地位。目前,新能源汽车发展势头强劲,加之智能网联汽车的推进,汽车行业仍有很强的发展活力。随着5G技术,物联网、AI人工智能等技术领域的发展,将促进汽车行业向着更加智能化方向发展,将面临严峻的挑战。

仿真分析在汽车产品设计中所产生的价值正在向服务模块化平台化的开发模式扩展,CAE仿真分析的需求会越来越多,CAE仿真结果的价值会越来越高,不同仿真领域之间的协同工作会越来越紧密。近年来,国内各大汽车主机厂如上汽通用泛亚汽车技术中心、上汽大众、一汽集团、长安汽车、吉利等公司纷纷成立CAE虚拟研发中心或平台。

挑战
  • 汽车整车涉及的零件多、开发周期长,如何在产品设计阶段高效率、低成本的实现整车性能开发目标成为各汽车企业新车研发的热点与难点。
  • 汽车CAE仿真缺少完善的分析标准、分析规范和分析流程,导致CAE仿真分析的很多重复性工作很耗时,这对企业竞争力的提升是一个极大的阻碍。
  • 汽车仿真涉及的领域和CAE分析类型较多,不同的仿真分析类型用到各种不同的CAE工具软件,不同CAE软件之间频繁地进行数据转换、传递与更改,容易导致模型数据不全或出错。
  • 随着汽车新车型迭代速度的加快,消费者对汽车产品质量的要求越来越高,CAE仿真需求也越来越多,其团队规模也越来越大,软、硬件成本和人力资源成本也越来越高。
方案
  • 硬件电路设计软件:Altium
  • 工程仿真软件:ANSYS
  • 嵌入式开发软件:ARM
  • 界面开发软件:QT
优势
  • 更高的汽车开发效率:大幅缩短产品开发周期,提高产品质量提高企业竞争力。
  • 更强大的仿真能力 :仿真更大规模、更复杂的实际工程问题。
  • 更快的计算速度 :基础算法,网格剖分,高性能计算
  • 更便捷的协同设计 :多域、多物理场、嵌入式代码、驱动电路、部件协同仿真交互验证,多部门协同设计。
  • 更好的稳健性:充分的设计空间探索和设计,伴随求导
  • 全面的多物理场仿真:充分考虑实际部件在真实工作环境下的特性,电、热、流体、结构力学、声耦合仿真。
工具链

汽车结构分析

· 模态分析 以轿车前副车架为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical modal分析了前副车架的固有频率和振型。

· 结构拓扑优化 以轿车发动机连杆为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical Topology Optimization进行拓扑分析,优化其结构形状和材料分布方案。

· 零件/连接件强度分析 以轿车发动机缸盖螺栓为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical static structural分析了其在不同工况下的应力分布。

· 屈曲/失稳分析 以轿车前控制臂为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical分析了其在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷。

· 零件过盈配合 以内轴与外套为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical接触有限元法建立了内轴与外套过盈配合的有限元力学模型,分析了内轴与外套在过盈配合状态下的应力分布规律及接触面压力分布状况。

· 线性/非线性分析 以 超弹性材料O型密封圈为研究对象,通过使用软件Ansys mechanical接触非线性和材料非线性有限元法分析了O型圈在安装过程中的变形、应力分布及接触面压力分布状况。

· 基于应力疲劳耐久分析 以轿车转向节为研究对象,通过使用软件Ansys nCode designlife的应力疲劳分析功能,分析了其在特定载荷下的损伤分布。

· 基于应变疲劳耐久分析 以轿车前控制臂为研究对象,通过使用软件Ansys nCode designlife的应变疲劳分析功能,分析了其在特定载荷下的损伤分布。

· 缝焊疲劳耐久分析 以轿车下控制臂为研究对象,通过使用软件Ansys nCode designlife的焊缝疲劳分析功能,基于焊缝热影响区域(HAZ)的焊趾和焊根单元应力值用于疲劳寿命评估。

· 多轴疲劳耐久分析 以轿车传动轴为研究对象,通过使用软件Ansys nCode designlife的多轴疲劳分析功能,对承受多轴载荷的传动轴结构进行了疲劳寿命分析。

· 裂纹扩展分析 以轿车传动轴为研究对象,通过使用软件Ansys Workbench 对含有初始裂纹的传动轴进行裂纹扩展分析。

模态分析

零件/连接件强度分析

结构拓扑优化分析

屈曲/失稳分析

线性/非线性分析

零件过盈配合

基于应力疲劳耐久分析

基于应变疲劳耐久分析

缝焊疲劳耐久分析

多轴疲劳耐久分析

裂纹扩展分析

汽车流体计算力学分析

· 整车外流场分析 以概念设计轿车的造型为研究对象,通过使用软件Ansys Fluent对该车型进行外流场分析,模拟出整车满载下的风阻系数、表面压力分布云图、车身流线分布情况等。

· 整车热管理分析 以轿车造型和动力总成为研究对象,通过使用软件Ansys Fluent建立了发动机热管理系统模型,模拟出整车的温度分布。

· 乘员舱舒适性 以轿车造型和内饰为研究对象,通过使用软件Ansys Fluent分析规定工况下的降温采暖性能能否满足要求,改善乘员舱的温度分布。

· 玻璃加热模,除霜分析仿真 针对新上市的某车型,利用Ansys CFD软件成功模拟了该车前挡风玻璃的稳态速度流场以及除霜瞬态过程中的物理现象。

整车外流场分析

整车热管理

乘员舱舒适性

玻璃加热模,除霜分析仿真

汽车被动安全开发的仿真

· 整车正碰分析 以轿车结构和假人为研究对象,通过使用软件Ls-dyna分析整车和关键部件变形分析;B柱速度/加速度分析,A柱折弯分析,前侵入分析,假人伤害情况分析。

· 整车侧面碰分析 以轿车结构和假人为研究对象,通过使用软件Ls-dyna对整车侧面碰撞进行了分析,通过车身变形模式,车身加速度和速度,车身侵入量三个指标的对比。

· 行人保护分析 以整车前半部分和行人下腿模型为研究对象,通过使用Ls_dyna软件进行行人保护仿真分析,根据行人下腿型撞击结果,判断对行人腿部造成的损伤程度。

整车碰撞分析

整车侧面碰撞分析

行人保护分析

多物理场耦合仿真场景

· 制动系统分析 本文以某车型盘式制动器为分析对象,通过使用 Ansys workbench平台中建立了其限元模型,综合考虑了盘式制动器的模态振型,显式制动发热,热变形的耦合分析。

· 电机电磁-热-结构多学科仿真分析 本文以某电机为分析对象,通过使用 Ansys workbench平台,综合了基于Maxwell 3D电磁分析、fluent流体分析、Static structural热变形分析和nCode desisgnlife疲劳耐久寿命的多物理场仿真。

制动系统分析

电机电磁-热-结构多学科仿真分析

嵌入式开发

· 嵌入式编译 应用ARM编译器可以编译出更高执行效率,占用空间更少的执行目标文件。同时ARM编译器还带有友好的操作界面。

· 界面开发 使用QT开发汽车上的仪表或中控界面,用户可能通过QT丰富的类库文件来快速开发起优秀用户体验的界面,同时,QT的跨平台的特性,使用户实现“一套代码,到处部署”。

嵌入式编译

界面开发

Altium Designer应用场景及结果展示