汽车保险杠设计与仿真分析

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汽车保险杠结构动态特性模拟分析的开题报告

汽车保险杠结构动态特性模拟分析的开题报告

汽车保险杠结构动态特性模拟分析的开题报告一、研究背景随着汽车保有量的不断增加,交通事故也在不断增多,汽车保险杠作为汽车保护系统的重要组成部分,具有重要的安全保护作用。

汽车保险杠的受力情况直接影响其保护效果,因此研究汽车保险杠结构动态特性,分析其受力分布和变形情况,具有重要的意义。

二、研究内容本研究旨在通过建立汽车保险杠动态模型,分析保险杠在不同碰撞情况下的受力分布和变形情况。

具体研究内容包括以下方面:1.建立汽车保险杠动态模型。

2.分析保险杠在低速碰撞下的受力分布和变形情况。

3.分析保险杠在高速碰撞下的受力分布和变形情况。

4.探讨保险杠结构优化设计的方法。

三、研究方法1.建立汽车保险杠动态模型:采用有限元分析方法建立汽车保险杠的动态模型,构建保险杠在不同碰撞情况下的力学分析模型。

2.分析保险杠在低速碰撞下的受力分布和变形情况:结合实验数据和数值模拟,分析保险杠在低速碰撞下的受力分布和变形情况。

3.分析保险杠在高速碰撞下的受力分布和变形情况:结合实验数据和数值模拟,分析保险杠在高速碰撞下的受力分布和变形情况。

4.探讨保险杠结构优化设计的方法:基于分析结果,提出保险杠结构优化设计的方法,探讨如何提高汽车保护系统的保护效果。

四、研究意义1.提高汽车保护系统的保护效果,降低交通事故的损失。

2.为汽车保险杠的结构设计提供参考依据。

3.推动汽车安全技术的不断发展和进步。

五、研究计划第一年1.收集保险杠相关实验数据和文献资料。

2.建立保险杠动态模型和力学分析模型。

第二年1.进行低速碰撞的模拟分析。

2.分析低速碰撞下保险杠的受力分布和变形情况。

第三年1.进行高速碰撞的模拟分析。

2.分析高速碰撞下保险杠的受力分布和变形情况。

第四年1.基于分析结果,提出保险杠结构优化设计的方法。

2.进行优化设计实验研究。

六、预期成果1.建立汽车保险杠动态模型。

2.分析保险杠在低速碰撞和高速碰撞下的受力分布和变形情况。

3.提出保险杠结构优化设计的方法,并通过实验验证。

汽车保险杠碰撞仿真分析

汽车保险杠碰撞仿真分析

汽车保险杠碰撞仿真分析本文研究汽车保险杠碰撞仿真分析。

一、导入汽车保险杠有限元模型1)选择【文件】→【导入】→【草图】命令,出现【导入部件】对话框,选择汽车保险杠IGS零件,从IGES文件创建部件,如图1 ,完成汽车保险杠有限元模型导入,如图2 。

图1 导入汽车保险杠有限元模型图2 汽车保险杠有限元模型二、部件装配1)选择【模块:装配】→【Create:Instance】命令,出现【创建实例】对话框。

2)在【创建实例从】栏中选择【部件】,然后同时选择【bao_xian_gang】,其他条件默认不变,如图3,模型装配完成,如图4。

图3 创建实例图4 模型装配完成二、属性定义1)选择【模块:属性】→【创建材料】命令,出现【编辑材料】对话框。

2)在【名称】栏中输入:Steel ,选择【通用】→【密度】→质量密度:8700 ,再选择【力学】→【弹性(E)】→【弹性】→弹性模量: 200000和泊松比:0.3 ,其他值保持默认不变,点击【确定】,如图5 。

3)选择【创建截面】命令,出现【创建截面】对话框。

4)在【名称】栏中:Scetion-1,材料:Steel ,点击【确定】,如图6 。

5)选择【指派截面】命令,选择要指派的截面区域,点选整个bao_xian_gang模型,点击【完成】,出现【编辑截面指派】对话框如图7 ,保持默认值不变,点击【确定】,当bao_xian_gang 模型变为绿色,代表材料属性赋予完成,如图8 。

图5 编辑材料对话框图6 编辑截面图7 编辑截面指派图8 材料属性赋予完成三、分析步设置1)选择【模块:分析步】→【创建分析步】命令,出现【创建分析步】对话框。

2)在【名称】栏中保持默认Step-1 ,然后【initial】→【通用】→【静力,通用】,点击【继续】,如图9 ,出现【编辑分析步】对话框,选择【几何非线性】:开,其他保持默认值不变,点击【确定】,如图10。

3)选择【模块:分析步】→【创建分析步】命令,出现【创建分析步】对话框, 在【名称】栏中输入:Step-1,然后【initial】→【通用】→【静力,通用】,点击【继续】,出现【编辑分析步】对话框,选择【几何非线性】:开,其他保持默认值不变,点击【确定】。

汽车前保险杆设计与建模

汽车前保险杆设计与建模

图书分类号:密级:毕业论文汽车前保险杆设计与建模DESIGN AND MODELING FRONT BUMPERCARS学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名:日期:年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。

有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝,允许论文被查阅和借阅。

可以公布学位论文的全部或部分内容,可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

论文作者签名:导师签名:日期:年月日日期:年月日摘要随着汽车制造业的迅猛发展,全球的汽车制造企业竞争越来越激烈,前保险杠是汽车外饰的重要组成部分,汽车的整体造型和零件的形状,零件之间的装配组合有着很大影响。

设计时要结合人机工程,造型,工艺等来使汽车更加美观实用。

汽车前保险杠对汽车的影响很大,这些都是众所周知的,它汽车结构的重要结构,汽车的安全装置。

最近几年来,汽车在我国的消费量越来越大,同时消费者对于汽车的外观也有很大的要求,由于汽车前保险杠是汽车的外观,所以商家对于它的重视度很高。

而我国市场对于汽车前保险杠在需求量也在不断地增加。

就现阶段而言,消费者选择汽车,外观占有很大的一部分。

而现阶段汽车的前保险杠多多少少都会有一些问题,而这些问题就有可能别人不会选择这款车,与此同时,这款类型的汽车销量就会不好。

因此怎样解决这些问题,我们设计前保险杠要首先解决问题。

我们用catia对汽车前保险杠进行了表面的提取与结合,用catia有限元分析软件,首先,我们对汽车的横梁碰撞测试,来了解横梁能够承受的力,对汽车前保险杠失效准则进一步加深了解。

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析

76
华 东 交 通 大 学 学 报
2018拄
LS—DYNA对车 一桥 墩碰 撞进 行仿 真模 拟 ,探讨 碰撞 角度 与撞 击力 的二 次 函数 关 系用 于车 一桥墩 碰撞 的可行 性 ,研究 结 果说 明碰撞 角度 与撞 击力 成 三次 函数 关 系 ,并 证 实角 度与 桥梁 的位移 成一 次 线性 关 系 。综上 ,大 多数学 者对 前保 险杠 的研 究 主要集 中在 前纵 梁 的截 面 、厚 度 、材 料及 其诱 导 结构 等方 面 ,但 少有 学 者对 实 车 前 保 险杠 系统进 行 分析 。
关 键 词 :前 保 险 杠 :有 限元 模 型 :耐撞 性 ;显 示 动 力 学
中 图分 类 号 :U463.55
文 献 标 志 码 :A
正碰 是 汽车 碰撞 的主要 形式 ,所 占比例 高达 66.9%tu。前保 险杠 作 为正 面碰 撞 的 主要 吸能部 件 ,其 耐撞 性决 定 了汽车 的被 动安 全性 ,受 到学者 们 的广泛 关 注 。
20世 纪 3O年代 ,国外 开 始采用 整 车碰撞 法 进行 汽车 碰撞研 究 ,该方 法 虽可模 拟 出实车 碰撞 的真 实状 况 ,但可 重复 性低 、试验 时 间长和 成本 高等 缺点 制约 了它 的使 用范 围 。20世 纪 7O年 代 ,计 算机 仿真 法凭 借试 验周 期短 、成 本低 、重复 性好 等优 点而 作为 一种 有效 的研 究方 法 ,开始 被运用 于 汽车碰 撞研 究 。20世纪 8O年 代 ,Benson和 HallquistE21初 次运 用显 式有 限元 方法 进行 了整 车碰 撞仿 真 模拟 。高彬[31对 某款 轿 车某些 部 件进 行 简化 和 离散 后 ,模拟 了其 与 刚性 墙 的碰撞 过 程 ,分 析 和 评价 了该 车 的碰 撞 性 能 。金 信 炬 和葛 如 海 利 用 Hypermesh分 别建 立 了重 型汽 车保 险杠 系统 与 刚性 低速 正 碰与 摆锤 偏碰 2种工 况 ,再 通过 LS—DYNA进行 求解 ,获 得 了保 险杠 的变形 、加速 度 等参数 ,分 析 了某 重 型汽 车保 险杠 的低 速碰撞 性 能 。杨 艳 庆和 田晋跃 l51基 于 LS—DYNA分析 了前 纵梁 部 分薄 壁梁 表 面开 矩 形 吸能孔 的状 况 ,对 薄壁 梁有 限 元模 型 进行 优 化 和分 析 了 优化 后保 险杠 模 型碰撞 的力 学性 能 。Hosseinipour等[61研 究 了不 同 间距诱 导槽 对薄壁 金 属管碰 撞过 程 中 的载 荷一位 移 曲线 、能量 吸收及 构件 变形 的影 响 ,并发 现理论 结果 与 实验结 果 吻合 良好 。Zhang等[71研究 了不 同截 面加 固策 略在碰 撞 中的影 响 。Pakizehkar等 _8】利 用 ANSYS建立 了沟 槽 管 的有 限元模 型并 借 助 LS—DYNA求 解器 进行 求解 ,研 究和 分析 了周 向槽 的 间距 与数量 对载荷 一位移 曲线 和 能量 吸收 一位移 曲线 以及 初 始屈 曲载 荷 的影 响 ,并 发现 有 限元结 果与 实验 结果 吻合 良好 。Elmarakbi等 01对钢 材 和铝材 薄壁 S形纵 梁 和薄壁 管前 端 结构 的碰 撞 形式 和能 量 吸收 特性 进行 了有 限元仿 真 模拟 ,并 优化 吸 能构 件 的设计 。Emami等 ll 1利 用 显示 有 限元 软件 LS—DYNA模 拟 了带 环形 凹槽 的圆柱 形金 属构 件 碰撞 过程 中的能 量 吸收 状况 及 其变 形形 式 ,还 以 比吸能和 载荷 比的最 佳值 为 目标 函数进 行优 化设 计 。Zhang等ll21指 m在 同样 的轴 向压力下 ,多元 薄壁 梁 比 单 元 薄壁梁 吸 收更 多 的能 量 。周伶 俐 等[ 31将 反 转螺 旋 型薄壁 结 构 引入 汽车 前纵 梁 的结 构设 计 ,以截 面 形状 参 数 、旋 角 和分 段数 为 设计 变 量 ,并 以 吸能 最 大化 为 目标 函数进 行优 化 计 算 。苏 建 等ll 4l对 前 纵梁 碰 撞 过 程 进 行 了模 拟仿 真 ,通 过 添加 诱 导槽 及 添 加加 强 板 的方 式对 前 纵梁 结 构 进行 了优化 。程海 根 和邹 江娜 l151运 用

汽车保险杠产品设计开发

汽车保险杠产品设计开发

汽车保险杠产品设计开发摘要:针对某汽车保险杠产品的开发,利用moldflow软件对其潜在缺陷进行探测,并从产品设计、模具设计、注塑工艺等方面对潜在缺陷进行对策,以提高产品开发质量。

最终试模验证表明,潜在缺陷得到了有效规避,产品质量达到设计要求。

关键词:保险杠、moldflow、设计、缺陷1 前言汽车保险杠作为安全保护装置,同时也是车身外形的重要装饰件,它的外观品质和尺寸稳定性非常重要。

而作为一种大表面积、薄壁的复杂力学结构件和外观件,注塑模具设计、材料选择以及注射工艺参数等都会对最终制品品质产生很大的影响。

本文使用Moldflow软件,对产品成型进行模拟分析,对潜在风险制定预防措施,最终确定了模具设计方案及生产工艺。

2 产品设计产品外观如下图,尺寸为1915mm*729mm*550mm。

产品外观面设计图产品背面设计图3 模流分析3.1材料选择该保险杠选用材料规格为PP+EPDM-TD20,材料的主要参数性能见下表:材料PVT曲线图材料粘度曲线图3.2浇口设计浇口作为熔体流进型腔的最后通道,对熔体填充模式有着直接影响,很大程度上决定了熔体流动方向、距离以及是否平衡,其设计是否合理对注塑件成型后是否会产生翘曲、缩痕、熔接痕等缺陷有着直接影响。

根据以往保险杠产品设计经验,浇口一般设计为5-7点顺序阀,此模具设计为5点顺序阀,分析以下两种布局方案:3.3成型分析两种方案下,设定相同的成型工艺,模具温度40℃,熔胶温度220℃,射胶时间7.7s,保压时间15s,V/P切换点为98%。

3.3.1压力分析通过分析下图,两种方案下,注塑压力变化基本一致,最大压力在正常注塑工艺范围内,成型过程实现不存在异常风险。

浇口压力变化曲线图3.3.2 温度分析通过分析下图,两种方案下,产品表面温度基本一致,在狗窝结构处出现明显温度下降,模具设计时需注意此处水路以及排气布局,保证胶料顺利填充。

产品表面温度变化图3.4缺陷分析3.4.1熔接痕通过分析下图,方案一由于浇口进胶后,直接流向孔位结构,因此熔接线较方案二明显。

浅谈汽车保险杠的设计与开发

浅谈汽车保险杠的设计与开发

浅谈汽车保险杠的设计与开发【摘要】汽车保险杠作为汽车外部的重要组成部分,承担着保护车辆和乘客的重要作用。

设计与开发一款优质的汽车保险杠需要考虑多个因素,如材料选择、结构设计、生产工艺和性能测试等。

材料选择直接影响到保险杠的强度和耐久性,而结构设计需要兼顾美观性和安全性。

生产工艺的选择影响着保险杠的成本和生产效率,而性能测试可以确保保险杠符合安全和质量标准。

在未来,随着科技的发展和消费者对安全性能的不断重视,汽车保险杠的设计与开发将更加注重创新和定制化,以满足市场的需求。

深入研究汽车保险杠的设计与开发对于提高汽车安全性和市场竞争力具有重要意义。

【关键词】汽车保险杠, 设计与开发, 功能与作用, 材料选择, 结构设计, 生产工艺, 性能测试, 重要性, 发展趋势1. 引言1.1 汽车保险杠的重要性汽车保险杠是汽车外部的重要部件之一,起到了保护车辆和乘客的作用。

它通常安装在汽车前后部,能够在碰撞或事故时吸收冲击力,减轻对车辆本身和乘客的伤害。

保险杠的设计不仅要考虑外观美观和空气动力学性能,更需要考虑结构稳固性和安全性。

一个好的保险杠设计可以提高汽车整体的安全性能,减少事故造成的损失。

汽车保险杠的设计也影响着整个车辆的外观和风格。

一个符合流行趋势和品牌特色的保险杠设计可以提升汽车的市场竞争力,吸引消费者的眼球。

对于汽车制造厂商来说,设计和开发一款符合要求的保险杠显得尤为重要。

1.2 汽车保险杠设计的影响因素汽车保险杠的设计受到多方面因素的影响,其中包括汽车安全标准、外形美观性、车辆整体设计、生产成本等方面。

汽车保险杠作为车身的重要部分之一,其设计必须符合各国家和地区的安全标准,以确保在碰撞事故中能够有效吸收撞击力,保护车辆乘员的安全。

汽车保险杠也是车辆外观设计的一部分,因此设计师需要考虑如何使其与车身整体风格相协调,提升车辆的美观性。

汽车保险杠的设计也要考虑到车辆的整体设计,包括车头、车身线条等因素,以确保保险杠与车辆的其他部分相互配合,形成统一的整体风格。

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析

汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【摘要】The front bumper is the main energy-absorbing component inthe frontal impact, which, to a large ex-tent, determines the crashworthiness and safety of a vehicle. Based on the large deformation and nonlinear con-tact of front bumper in the process of vehicle collision, the finite element model of front bumper (including bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam) colliding with the rigid wall were established. The piece-wise linear plastic material constitutive model and explicit dynamic finite element method were adopted to dy-namically simulate the process of collision and the deformation, energy changes and impact force curve of bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam were obtained. The simulation results are in good agree-ment with the experimental results, which verifies the correctness of the finite element model. The research re-sults show that the inducing structure of slot type is easier to induce the fold deformation of longitudinal beamthan that of the inducing structure of box type, and the impact force curve fluctuates with the fold deformation of longitudinal beam.%前保险杠是汽车正碰主要吸能部件,在很大程度上决定了汽车的耐撞性与安全性.针对汽车碰撞过程中前保险杠的大变形和非线性接触问题,建立了某款国产轿车前保险杠(包括:保险杠、吸能盒和纵梁)与刚性墙碰撞有限元模型.采用分段线性塑性材料本构模型和显式动力学有限元法对其碰撞过程进行动态仿真,获得了保险杠、吸能盒和纵梁的变形情况、能量变化情况以及碰撞力曲线.仿真结果与实验结果吻合良好,从而验证了有限元模型正确性.结果表明,槽型诱导结构比盒型诱导结构更容易诱导纵梁产生褶皱变形,且碰撞力曲线随纵梁的褶皱变形产生波动.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】7页(P75-81)【关键词】前保险杠;有限元模型;耐撞性;显示动力学【作者】涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【作者单位】华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】U463.55正碰是汽车碰撞的主要形式,所占比例高达66.9%[1]。

保险杠低速碰撞性能仿真研究

保险杠低速碰撞性能仿真研究

保险杠低速碰撞性能仿真研究newmaker一、前言随着世界汽车保有量的增加及道路交通伤害的不断增长,汽车耐撞性能已经成为汽车设计过程中的重要一环。

低速碰撞过程中,减小车辆结构碰撞损伤及改善修复性能的要求,使得车辆前部结构除了必须能满足保护乘员及行人以外,还要尽可能的保护车身的主要框梁结构不受损坏,以降低车辆修复成本。

汽车前部保险杠可以吸收低速撞击的能量,缓和外界对车身的冲击,对车体结构起着主要的防护作用。

本文按照ECER 42法规要求[1],对某轿车前部保险杠做了结构碰撞模拟,建立了通用碰撞分析有限元模型,并分析得到了此结构碰撞动力响应特性。

二、碰撞模型低速碰撞计算方法由于低速碰撞分析属于非线性动态接触变形问题,在此采用显式有限元中心差分法来做多步代入求解计算,有限元方程描述如下[2]:这里,在时间n时刻,为已知量,再将质量矩阵对角化,即可求得(7)式,从而代入求出各时刻解。

三、保险杠有限元模型的建立(一)有限元计算模型以某轿车前部保险杠为分析对象,包括保险杠蒙皮、进气隔栅、泡沫缓冲块,各构件属性见下表1。

按照ECE R42法规要求,碰撞形式分为角度碰撞和中心碰撞,碰撞器分别以2.50+0.1km/h 和40+0.25km/h的碰撞速度撞击被测量车体前端,要求车体变形要尽可能的小,保险杠后部结构,包括保险杠横梁以及纵梁前端,要尽可能的不变形。

在这里为了简化模型,加快计算速度及模型收敛特性,只抽取前部保险杠结构建模,考察前保各构件变形及吸能效果,以间接考察对车体主要框梁结构的碰撞影响,即前保吸能效果越好,对车体框梁结构损伤越小,当前保吸收能量充分时,可认为对车体其余结构无影响[3]。

碰撞器按照法规要求尺寸建模,见图1 所示。

所建立有限元模型见图2和图3,前保模型采用单点积分BT薄壳单元,单元尺寸为10×10mm,单元数为24380,节点数为23842,碰撞器单元尺寸为前保险杠模型的2倍,采用刚性壳单元,以保证碰撞器在撞击过程中不变形。

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NO.5 仿真分析
定义分析
分析要素
约束:侧面
载荷:3500N
NO.5 仿真分析 变 形 图
NO.5 仿真分析
云 纹 图
NO.5 仿真分析
分析结果研究
由分析结果云纹图及动态图显示可知,当汽车在遇到一些较大受力的碰 撞时,汽车保险杠会发生比较大的变形,产生一定的位移。但是,保险杠 的受力变形不会对汽车其他部件产生较大破坏,影响汽车的正常工作和使 用,而且也不会对乘车人员的生命安全造成任何威胁。
NO.4 保险杠的设计
NO.5 仿真分析
仿真分析的优越性
1.费用低廉。计算机模拟仿真不需要搭建真实的实体实验室,用电脑设备代替了 复杂的机械设备,不仅方便,而且快速而有效。.
2.周期较短。计算机仿真软件的有效应用,使得产品在设计初期阶段就可预测其 品质和性能。避免时间浪费,在每一阶段及时发现问题并解决问题。因此缩短了产品 开发周期。
NO.1 保险杠的功能
汽车保险杠
装饰功能 保护功能 其他功能
NO.2 保险杠材料及形式的选择
材料的选择
特征 材料 重量 成本 寿命 可靠性
装饰性
塑料保险杠
金属保险杠
大多数使用PP(聚 主要使用合金金属材 丙烯),机械性能 良好
一般比较轻
重量较大
成本较低
成本较低
寿命较长
寿命长
材料表面刚度和抗 强度较高,耐腐蚀, 划性较好,可靠性 表面刚度较好 稳定
事实证明在正常行驶的条件下,PP(聚丙烯)是适合设计开发和生产 制造汽车保险杠的。保险杠在发生碰撞时,吸收了部分的能量,保证汽车 能够正常的行驶在道路上。
请老师批评指正

保险杠上各种形状的孔,应尽可能 开设在不减弱制品机械强度的部位, 其形状也应力求不使模具制造工艺复 杂化。相邻两孔之间和孔与边缘之间 的距离,通常都与孔径相等。
圆角 保险杠不论内、外表向的转折处均应设计成圆角,这样不但机械强度高,外观漂亮,塑料在 型腔里流动也比较容易。否则,保险杠在使用时夹角处易受压而破坏,成型冷却时易产生内 应力和裂纹。
能够进行多次涂装,颜色单一,装饰性一 更好地美化车型 般
NO.2 保险杠材料及形式的选择
形式的选择 普通保险杠
带气腔式保险杠
安全气厚
保险杠应壁厚均匀、厚薄适当且不应有突变,厚 薄不同的部位应逐渐过渡。在成型过程中,收缩和硬 化同时发生,薄的部分比厚的部分冷却快,厚的部 分比薄的部分收缩量大。热塑性塑料制品的厚度一 般为2~5 mm,保险杠的基础厚度一般为3~6mm。
3.可重复性。试验过程易受随机因素影响,一个小小的人为失误就可能导致一次 试验的失败。因此在研究不同参数对安全性的影响时,有时会受到人类参与因素的影 响,导致结果不准确。而计算机仿真则基本依赖于硬件,可以在不受人为因素的条件 下进行多次仿真,得到不同参数设置条件下的仿真结果;
NO.5 仿真分析
仿真分析 创建模型 定义分析 得出结果
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