CAE培训2[1]

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CAE 基础培训ppt课件

求解软件主要包括: ADAM3 S， Recydn，CATIA，UG
CAE分支-结构及疲劳
结构疲劳分析主要涉及: 零部件的刚度、强度、模态、疲劳耐久等。
求解软件主要包括: Nastran, ABAQUS, Hyperworks , Fe-safe, Fatigue等，也即隐4 式算法（低速）。
与CAD(Design)， CAM(Manufacture)对应 CAE，借助现代计算11 机（硬件及软件），对
CAE概念
12
CAE 理论基础(结构)
F
13
CAE 理论基础(结构)
14
CAE 分析流程
前处理
几何网格单元装配材料约束
求解
模态刚度强度碰撞冲击耦合
后处理
位移应力应变能量振型
15
优化
结构尺寸连接材料
报告
背景模型云图曲线建议
CAE 分析实例
16
CAE 分析实例
17
CAE 分析实例
18
CAE报告解读
19
CAE角色及总结
CAE是算命的？？？
“工程是一种近似对而不是完全错的艺术”
“Engineering is the art of being approximately right
法（高速）。
6
CAE分支-NVH
NVH分析主要涉及: 整车或零部件的振动、噪声等
求解软件主要包括: Nas7tran, Sysnoise, Actran等
CAE分支-流场分析
流场分析主要涉及: 整车的外流场(风阻)、空调的除霜风道、乘客舱流场及温度场、散热器、冷凝器、风扇热交换零件的流场、整车密封性等。

CAE——市场推广集客导航器运用培训课程

展厅温度分析(周量)
数字量化分析
决策性分析
问题确认（示例）
分析结果（示例）
分析项目名称
分析类别
模块
目的向导
分析向导
环境分析及确认目的(导航器）
我们需要什么样的环境分析（案例）
我们需要什么样的环境分析（案例）
我们需要什么样的环境分析（案例）
我们需要什么样的环境分析（案例）
我们需要什么样的环境分析（案例）
环境分析间序列
组成
或
列项
图表应用 - 定量分析
或
或
或
环境分析及确认目的(导航器）
环境分析及确认目的(导航器）
库存结构(各车型库存量及在途量)分析
库存分析(周量)
各车型销售数量统计分析
销售量分析(周量)
战败数量统计及战败原因分析
潜在客户战败分析(周量)
各车型已建黄卡数量及各级别数量统计分析
市场占有率(上牌量)、市场活动情况、主要手段、活动形式、对象群体等
区域内竞争品牌分析
律师楼的开拓力度不足
该区域是属于政法单位集中区域，住宅小区较少
主要销售区域特征分析 (如楼盘、商圈、企事业单位、医院、学校等)
区域内相关媒介渠道分析
市场占有率(上牌量)、市场活动情况、主要手段、活动形式、对象群体等
区域内竞争品牌分析
主要销售区域特征分析 (如楼盘、商圈、企事业单位、医院、学校等)
区域特征分析
上海大众总部及分销中心的销售政策、重点销售车型、下周订单计划、全年及季度市场计划等
我们需要什么样的环境分析（案例）
环境分析及确认目的(导航器）
分析各车型已购客户特征，结合产品定位，确定传播渠道的可行性
平面广告、小区楼宇广告关注度较高

CAE结构仿真分析及技术培训

CAE结构仿真分析及技术培训CAE（计算机辅助工程）结构仿真分析是一种通过计算机模拟和计算来预测和评估结构行为的技术。

随着计算机技术的不断进步和发展，CAE结构仿真分析在工程领域中得到了广泛的应用。

它能够帮助工程师快速准确地评估和优化产品设计、优化材料和工艺选用，提高产品的性能和质量，缩短产品研发周期和开发成本。

CAE结构仿真分析主要包括有限元分析（FEA）、计算流体力学分析（CFD）、多体系统动力学分析（MBD）等。

其中，有限元分析是最常用的一种技术，它通过将结构离散为有限数量的有限元单元来近似连续结构，利用数学方程求解方法对结构进行模拟和计算。

有限元分析可以用来预测结构的强度、刚度、振动响应、疲劳寿命等性能，帮助设计师评估和改善产品设计。

CAE结构仿真分析的优势在于可以全面、详细地观察和分析结构的应力、应变、变形等行为，比传统的试验方法更加灵活、高效、经济。

同时，CAE还可以进行多种不同工况的模拟和比较分析，帮助设计师进行全面的优化，提供更合理的设计方案。

对于工程师来说，掌握和运用CAE结构仿真分析技术是非常重要的。

因此，进行CAE结构仿真分析技术培训是必要的。

在培训中，首先需要学习计算力学、结构力学的基础知识，了解有限元分析的基本原理和方法。

然后，学习和熟悉常用的CAE软件，掌握软件的使用和操作技巧。

在培训中最好能有一些实际案例和工程应用，通过实践来提高学员的能力和技巧。

在CAE结构仿真分析技术培训中，可以设置以下几个主要内容：1.理论知识教学：包括计算力学、结构力学的基本原理和方程，有限元分析的基本概念和方法等。

2.软件操作培训：介绍常用的CAE软件，如ANSYS、ABAQUS等，讲解软件的功能和特点，讲解软件的界面和操作方法，以及如何建立结构模型、设置边界条件、求解和分析结果等。

3.实例分析：通过一些实际工程案例的仿真分析，让学员了解和熟悉实际工程中的问题和解决方法，通过实践来提高分析能力和技巧。

CAE培训学习教程

线性和非线性分析。
模态分析 ——用于计算结构的固有
频率和模态。
谱分析 ——是模态分析的扩展，用
于计算由于随机振动引起的结构
位
第23页/共45页
一、 CAE与FEM
谐波分析 —— 确定线性结构对随时
间按正弦曲线变化的载荷的响应.
瞬态分析 —— 确定结构对随时间任
意变化的载荷的响应. 可以考虑与静
有限元模型
第4页/共45页
一、 CAE与FEM
载荷约束
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷和约束。
一、 CAE与FEM
CAE
FEM
BEM
SEA
MB
第2页/共45页
一、 CAE与FEM
2、FEM概念
Finite Element Method, 即有限单元法。是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通定义过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。
历史典故
弹性部件杆、梁狭长件
薄壳部件所有分析对象
流体单元
空气、水
… …
第13页/共45页
一、 CAE与FEM
：单元选择准则
准则
• 在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。 • 选择维数最低的单元去获得预期的结果 (尽量做到能选择点而不
选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳，能选择壳而不选择三维实体). • 对于复杂结构，应当考虑建立两个或者更多的不同复杂程度的模型。你可以建立简单模型，对结构承载状态或采用不同分析选项作实验性探讨。 • 在许多情况下，相同的网格划分，采用更高阶类型的单元可以得到更好的计算结果，但计算时间会增加。

CAE结构仿真分析及技术培训

CAE结构仿真分析及技术培训首先，CAE结构仿真分析能够帮助工程师减少设计和制造过程中的试错成本。

通过计算机仿真，可以预测结构在实际使用条件下的性能，并进行相应的优化。

这样，可以减少重复制造和试验所需的时间和资源，提高设计效率和质量。

其次，CAE结构仿真分析能够帮助工程师更好地理解结构的行为和性能。

通过模拟结构在不同载荷和边界条件下的响应，可以获得结构的应力和变形分布情况。

这些分析结果可以帮助工程师了解结构的工作原理，指导设计和改进。

此外，CAE结构仿真分析还能够提供一种安全评估方法。

通过对结构在极限载荷下的模拟，可以判断结构是否能够满足安全要求，并确定所需要的安全系数。

这对于一些关键性工程项目来说尤为重要，能够增强设计的可靠性和安全性。

为了能够熟练地进行CAE结构仿真分析，工程师需要接受相关的技术培训。

培训内容通常包括以下几个方面。

首先，需要培训基本的结构力学和材料力学知识。

这是进行仿真分析的基础，涉及到静力学、动力学、材料力学等方面的原理和方法。

掌握这些知识可以帮助工程师理解结构的行为，进行正确的模型建立和分析。

其次，需要培训常见的CAE仿真分析软件的使用。

目前市场上有许多不同的CAE软件可供选择，如ANSYS、ABAQUS、NASTRAN等。

这些软件都有各自的特点和优势，需要工程师了解其使用方法和技巧，熟悉其建模、网格划分、加载和求解等功能。

培训中可以通过实例演练，让工程师掌握软件的基本操作和应用技巧。

此外，还需要培训工程师如何对仿真结果进行验证和评估。

在进行仿真分析时，工程师需要将仿真结果与实际测试结果进行比较，以验证仿真模型的准确性和可靠性。

同时，还需要评估仿真结果的可行性和合理性，为设计提供参考意见。

通过培训，工程师可以学习如何进行数据处理、结果解读和结构优化。

最后，技术培训还应该包括实际案例分析和项目实践。

通过对实际工程案例的分析，可以帮助工程师了解不同领域和行业的工程结构设计和仿真应用。

CAE培训教程

RLTFLG: 是否包含壳单元合成应力
ENGFLG: 是否包含壳单元能量密度和厚度 CMPFLG: 输出各向同性和各向异性材料应力应变
IEVERP: 选择1每一个状态输出一个显示文件 BEAMIP: 输出梁单元积分点
DCOMP: 对刚性墙的数据压缩
SHGE: 输出壳单元沙漏能密度
STSSZ: 输出壳单元时间步，质量等
3.2 常见问题解决
运算内存不足增加内存
rigid零件中的节点或单元不可重复定义为rigid link等rigid元素
DYNA运算过程中问题多种多样，更多问题及解决方案详见附件
4. CAE后处理（LS-PREPOST）
4.1 界面及功能简介
下拉菜单
图形窗口
主菜单
热键按钮
命令解释及执行界面
动画控制按钮
网格划分完成后，通过qualityindex进行网格质量检查，可通过调整相关项目对劣质网格进行优化修正
2.3 hypermesh网格划分
通过check elements(F10),可对网格各项参数进行检查统计
网格质量控制技巧：网格质量很大程度上取决于几何清理的质量，几何清理过程中要兼顾实体特征和网格质量对几何特征进行块的划分，相对规则的块更有利于得到高质量的网格，同时在网格生成过程中要对节点密度和网格类型进行灵活的调整
沙漏控制设置：此选项可用于调节沙漏较大的问题 IHQ: 总体附加刚度或黏性阻尼方式选项 1 标准的DYNA模型 QH: 沙漏能系数，超过0.15会导致计算不稳定
输出控制设置： NPOPT: 输出抑制选项 0不抑制 1抑制 NEECHO: 抑制选项只要针对节点而言 NREFUP: beam单元的参考节点坐标是否更新0不更新1更新 IACCOP: 从时间历程和节点速度得到平均加速度 OPIFS: 输出接触文件时间间隔 IPNINT: 输出第一次循环所有单元的初始时间步长 IKEDIT/IFUSH

【CAESAR II培训】1-caesarii 基本操作

管道信息输入界面
模型显示区
Input Basics
14
二.模型的建立:管道信息输入界面
节点定义
管长定义
管径、壁厚、腐蚀余量、保
温厚度
温度
压力
管件定义约束
附加荷载
材料性能
介质性能
信息显示区
Input Basics
15
二.模型的建立:节点与“数据继承”
• 输入的数据自动继承到下一个节点（如果适用）。
一．建模前的准备二．模型的建立三．错误检查四．工况编辑五．计算结果分析
Input Basics
3
一.建模前的准备
（一）搜集资料
1. 管道工艺数据（温度、压力、介质、保温等） 2. 管道走向（平面图、轴测图） 3. 设备图（静设备、动设备） 4. 设备布置图（设备定位、结构框架、平台） 5. 管道运行条件（是否有开备、吹扫、除焦等） 6. 工程所在处的设计基础条件（环境温度、风、地震、雪
<Ctrl>Home
Input Basics
26
二.模型的建立:数据删除
•
删除当前的节点单元及数据. • 删除键
清除当前（高亮）单元。使用此键来清除特定领域的错误的数据，而不是整个输入框。
Input Ba误检查程序。
若发现致命错误项，如管道系统不闭合、腐蚀余量大于壁厚等，程序将提示致命错误说明，并终止生成分析数据文件，须返回Input模块修改。
Input Basics
32
四.工况编辑：工况编辑器
重新生成推荐工况
引用其它模型的工
况
设置循环次数
Input Basics
33
四.工况编辑：建立并使用工况

CAE基础培训公开课获奖课件

Introduction to ABAQUS/CAE
Create Wire
Create Wire旳措施依次为：Planar、Point to Point和Spline。
现以Planar为例阐明怎样Create Wire： 1、选择草绘平面 2、为草绘平面定向 3、草绘Wire
Introduction to ABAQUS/CAE
2 选择已划好网格旳Part 1
3
Introduction to ABAQUS/CAE
errors数确保为0， warnings数量越少越好。
3、3、特特征征设设置置 ProPpreortpyerty
Introduction to ABAQUS/CAE
特征设置
Property模块专有
特征修改、删除等，极少用到 Partition已讲，见Mesh部分基准点、线、面及坐标系等
T (103kg)
1bf s2/in
s
s
MPa mJ (10-3J)
t/mm3 mm/s2
psi in 1bf 1bf s2/in4
Introduction to ABAQUS/CAE
分析流程
1、几何建模 Part 2、划分网格 Mesh 3、特征设置 Property 4、建立装配体 Assembly 5、定义分析步 Step 6、相互作用 Interaction 7、载荷边界 Load 8、提交运算 Job 9、后处理 Visualization
Abaqus基础培训
Introduction to ABAQUS/CAE
• ABAQUS早年属于美国HKS企业旳产品，于2023年代中期卖给了达索企业，该软件又被称为达 SIMULIA。Abaqus/standard：

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因而可断定：发动机的二阶、四阶激励分别将第8、11阶整车模态激发出来是造成怠速时整车共振的主要原因。
CAE培训2[1]
在发动机以额定转速运转时的主要激振频率76.7Hz、153.4Hz附近，未出现整车模态。但是固有频率分别为73.16Hz、 152.15Hz 、 155.03Hz、158.57Hz的几阶局部模态应引起注意，这些模态振型中，车架上发动机安装位置的振动幅度也较大，在发动机工作在额定转
龙对车外内噪声指标很重视。
苏州金龙客车减振降噪项目
内容：
利用CAE技术 1、建立6795型客车整车动态性能分析模型和声学分析模型；
2、对客车整车结构进行动态性能分析（针对发动机激励）； 3、对车内结构辐射声场进行计算和分析（边界元法和有限元法）。
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20～100Hz，步长为2Hz。
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谐响应计算结果（1）发动机竖向激振谐响应计算结果
22Hz时地板振动位移云图
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实部
虚部
CAE培训2[1]
发动机竖向激励下各考察节点位移幅频图
46228 —— 驾驶员座椅处节点
47716 —— 中部座椅处节点
46098 —— 尾部座椅处节点
23.55
车身竖向一阶弯曲，车架竖向一阶弯曲
32.89
车身竖向一阶弯曲，车架竖向二阶弯曲
40.60
车身竖向二阶弯曲，车架竖向二阶弯曲
47.45
车身竖向弯扭组合，车架纵向扭转振动
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第7阶
第11阶
第8阶
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第9阶
CAE培第训2[110] 阶
模态计算结果分析及整车结构评价
谐响应分析边界条件和载荷的添加
考虑发动机竖向和横向对整车结构的作用，分成竖向和横向两种工况分别对模型加载单位位移谐波激励。同时添加重力加速度。对轮胎弹簧单元自由节点进行全约束。
谐响应计算方法与方程求解器采用完全法（Full）和稀疏矩阵直接法求解器（Sparse）。
频率范围与步长
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车身骨架几何模型的建立（1）中心线偏移和刚性连接模拟焊接
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（2）平行焊接梁的处理
（3）曲梁处理采用多点构建折线模拟曲梁。
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车身壁板几何模型的建立
车身骨架几何模型生成有限元网格后，以骨架的几何元素，即线和关键点为基础，根据实际车身壁板结构连接情况，生成替代车身壁板的面。考虑到后续有限元网格的划分，在构建面时应尽量生成易进行四边形单元划分的四边形面和三角形面。
1.2 客车结构动态性能分析的国内外发展与现状
国外：CAE已经普遍应用于汽车制造业，具备了较全面的客车动态性能分析技术和丰富的分析经验。
国内：引进国外硬件和软件，在科研单位和院校开展了一些研究。
两个特点 : 1、零件级模态分析研究较深入，系统级模态分析还未有人开展。 2、研究路面激励对整车结构动态性能影响的较多，而研究发动机
CAE培训2
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2020/10/30
CAE培训2[1]
纲要
一、课题研究背景、来源及内容二、客车动态性能分析建模三、整车结构动态性能分析计算及结果分析四、车内结构辐射声场计算与分析五、总结与展望
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一、课题研究背景、来源及内容
• 1.1 客车振动和噪声研究、治理的意义 • 1.2 客车结构动态性能分析的国内外发展与
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谐响应计算结果分析及整车结构评价
在发动机竖向激励下，整车结构竖向（y轴方向）响应比其它方向响应要大，且随着频率的升高响应幅值逐渐减小，特别是在20～28Hz段，减小趋势明显；整车横向（z轴方向）振动出现了22Hz和46Hz附近的两个峰值点，其中22Hz峰值点幅值较大，客车尾部达到0.17mm；整车纵向（x轴方向）振动在64Hz附近出现较大的峰值，幅值达到0.17mm，此时对应的发动机关键转速为 1920转/分。
由谐响应结果可知：怠速工况下发动机将会引起整车较强烈的振动，将发动机怠速转速提高到840转/分（二阶四阶激振频率分别为28Hz、56Hz），整车振动将会大大减小。额定工况下整车结构振动响应特性不显著，不会引起结构共振。
2、两前轮等效成两对竖直方向上的弹簧（k1）和阻尼（c1）元件。
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轮胎－后桥系统
注：1、后桥用4个集中质量元件（m3、m5）和一个分布质量元件（m4）的组合模拟。
2、两前轮等效成两对竖直方向上的弹簧（k1）和阻尼（c1）元件。
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从物理意义上讲，当外界激励与某阶固有频率相等时，该阶振型被激发出来，结构发生共振，振动形态由该阶振型决定。
添加模态分析边界条件零件级模态分析是将单个部件或子系统提取出来，对其进
行自由边界条件下的模态分析，因而不需添加边界条件。而系统级的模态分析，是将部件或子系统置于整个结构系统中，对整个结构系统进行模态分析，然后从分析结果中提取该部件或子系统的模态，因而需根据实际情况模拟系统的约束。系统级模态分析结果易分析评价，易与实际测量结果对比。
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2.3 整车结构有限元模型的建立
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车轮－车桥－悬架有限元模型
模拟的部件和参数量车胎车轮、轮毂部、后桥差速器部质量车桥横梁部板簧板簧铰链连接件1 板簧铰链连接件2
采用的单元 combination14
mass21
beam188 beam44 beam44（I节点释放z轴旋转自由度） beam44（I,J节点释放z轴旋转自由度）
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阻尼补偿
由于内饰或其它涂料材料的存在、振动过程中的摩擦、材料本身具有不理想的特性等原因，是存在阻尼特性的，因此需要在模型中对其阻尼特性进行模拟和补偿。
ANSYS中通过：
计算阻尼。
质量矩阵因子刚度矩阵因子材料常刚度矩阵系数材料刚度矩阵因子阻尼特性的单元阻尼矩阵阻尼比ξ引入的阻尼矩阵
车架－悬架系统
注：1、每个板簧组件用一个弹簧元件表示（k2表示前板簧，k3 表示后板簧）
2、车架M1为弹性体，按照实际结构建出模型车身系统
车身系统是振动分析的直接对象，为弹性结构体。将通过从几何建模和有限元建模的步骤建立。整个车身结构按照实际焊接情况和车架刚性连接。
其他部件
发动机、变速箱、水箱、风扇、座椅、空调、行李架、舱门等部件都用集中质量元件模拟，并将其与他系统刚性连接。
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（2）发动机横向激振谐响应计算结果 22Hz时地板振动位移云图
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实部
虚部
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发动机横向激励下各考察节点位移幅频图
46228 —— 驾驶员座椅处节点
47716 —— 中部座椅处节点
46098 —— 尾部座椅处节点
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对照模态分析结果可发现，发动机怠速时的主要激振频率 23.4Hz（二阶）和46.8Hz（四阶）分别与整车模态第8阶（23.55Hz）和第11阶（47.45Hz）固有频率接近。
查看这两阶模态的车架振型：
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第8阶
第11阶
第8阶整车模态的车架振型中，发动机后悬置安装点的位移很大；第11阶整车模态的车架振型中，发动机右后悬置安装点的位移较大。
把轮胎和地面作为一个整体来考虑，这样轮胎和地面整体为客车其它结构部分提供约束，而客车其它结构部分成为模态分析的考查对象。因此对轮胎单元combination14接地一端的节点进行6个自由度方向的全约束（位移全为0）。
模态计算方法
选用分块Lanczos法。
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模态计算结果
阶次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
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二、客车动态性能分析建模
• 2.1 整车动力学模型的建立 • 2.2 整车结构几何模型的建立 • 2.3 整车结构有限元模型的建立
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2.1 整车动力学模型的建立
轮胎－前桥系统
注：1、前桥等效成2个集中质量元件（m1）和一个分布质量元件（m2）的组合。
现状 • 1.3 客车车内结构辐射声场计算的国内外发
展与现状 • 1.4 课题来源与研究内容
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1.1 客车振动和噪声研究、治理的意义
• 消费者的需求：舒适 • 客车制造厂商的需求：产品竞争力 • 国家法规的强制要求： GB1495-2002
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发动机横向激励主要引起整车竖向振动。竖向振动随频率变化特性与发动机竖向激励工况下类似，20～40Hz段响应幅值减小趋势明显；横向响应在20～40Hz间较小，在68Hz出现较大的峰值（幅值最大为0.08mm），76.7Hz附近响应也较小；纵向响应在 46Hz、62Hz、86Hz附近出现峰值，其中62Hz峰值最大，达0.17mm。
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2.2 整车结构几何模型的建立
车架几何模型的建立（1）抽取面位置的选择
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（2）中面偏移依其中一面把另外一个面进行偏移,虽引入误差,但经济。
（3）简化细节特征忽略倒角、圆孔等细节特征。