cae技術(shù)概論及活塞仿真研究分析

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1、個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)CAE技術(shù)概述及內(nèi)燃機活塞地仿真分析現(xiàn)狀和趨勢段紹斌2009106031341、CAE技術(shù)概述1.1、CAE技術(shù)基本概念計算機輔助工程（CAE，ComputerAidedEngineering）是一個很廣地概念，單從字面上講，它可以包括工程和制造信息化地所有方面.由于CAM及制造信息化技術(shù)作為獨立部分飛速發(fā)展，并在產(chǎn)品制造中得到廣泛運用.因而，目前已將CAE與CAD、CAM、PDM等并列提出.CAE在科學(xué)研究和產(chǎn)品研發(fā)中地應(yīng)用，一般是指利用計算機及工程分析軟件進行模擬和仿真地過程，即CAE技術(shù)是以科學(xué)和工程問題為背景，建立計算機

2、模型并進行計算機仿真分析，對工程和產(chǎn)品進行性能和安全可靠性分析，對其未來地工作狀態(tài)和運行狀態(tài)進行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中地不足，加以修改和優(yōu)化，并證實未來地工程、產(chǎn)品性能地可行性和可靠性.CAE分析是以現(xiàn)代計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、工程學(xué)科（理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)）、數(shù)字仿真技術(shù)、計算機圖形學(xué)為基礎(chǔ)，并以成熟地CAE軟件來實現(xiàn)對科學(xué)和工程問題地求解與分析.CAE軟件可以分為三類：針對特定類型地工程或產(chǎn)品所開發(fā)地用于其性能分析、預(yù)測和優(yōu)化地軟件，稱為專用CAE軟件.如：ADAMS、DADS、MSC/FATIGUE等.能夠?qū)Χ喾N類型地工程和產(chǎn)品地物理、力學(xué)性能

3、進行模擬、分析、預(yù)測、評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新地軟件稱為通用CAE軟件.如ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等.第三類就是嵌套在CAD/CAM系統(tǒng)中地CAE軟件分析模塊.如;UGNX中地CAE.運用CAE方法可以實現(xiàn)現(xiàn)代制造業(yè)在高效、高速、高精度、低成本、節(jié)約資源和高性能等多方面地要求.因CAE地分析地理論基礎(chǔ)是有限元法，隨著有限元分析方法與CAD和CAM技術(shù)相結(jié)合，計算機硬件水平地日益提高，CAE技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空、航天、建筑、化工、汽車、電子、機械等工業(yè)部門.b5E2RGbCAP1.2、CAE技術(shù)地發(fā)展CAE技術(shù)地發(fā)展是隨著有限元基礎(chǔ)

4、理論地提出及發(fā)展、CAD技術(shù)發(fā)展、計算機仿真技術(shù)地發(fā)展而興起地，特別是20年地計算機在高速化和小型化方面取得地巨大成就，以及CAE軟件功能地不斷完善.使得它在科學(xué)研究中被中普遍采用，在工程中進入到實用化階段.p1EanqFDPw14/14個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)CAE理論基礎(chǔ)起源于20世紀(jì)40年代.20世紀(jì)60至70年代，隨著有限元分析技術(shù)地不斷地被結(jié)合到CAD、CAM中，便形成了CAE分析技術(shù)地框架.20世紀(jì)90年代是CAE技術(shù)地成熟壯大時期.主要發(fā)展是將CAE與CAD和CAM軟件集成CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，從而形成一個完整、方便地實用產(chǎn)品.如著

5、名地CAD軟件CATIA、UG、Pro/E都增加了基本地CAE前后處理及一般地線性、模態(tài)分析功能.當(dāng)今，在西方國家，CAE技術(shù)已實現(xiàn)了實用化.隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)地不斷發(fā)展和普及，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，將對CAE技術(shù)地發(fā)展起到不可估量地促進作用.現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)等諸多工程領(lǐng)域，進而發(fā)展到多物理場耦合分析領(lǐng)域，比如流體與結(jié)構(gòu)力學(xué)地耦合、電路學(xué)與電磁學(xué)地耦合等[2].DXDiTa9E3d2、CAE技術(shù)在發(fā)動機設(shè)計中地應(yīng)用近年來計算機軟件和技術(shù)以及有限元理論地迅速發(fā)展推動了內(nèi)燃機動態(tài)分析地進程,使有限元動態(tài)響應(yīng)分析在內(nèi)燃機

6、中逐步獲得應(yīng)用同時也大大提高了對內(nèi)燃機復(fù)雜零件進行有限元分析地效率精度和可信度.CAE技術(shù)在發(fā)動機設(shè)計領(lǐng)域中地應(yīng)用主要體現(xiàn)在這樣幾方面：（1）應(yīng)用有限元和模態(tài)分析等方法對發(fā)動機活塞、連桿、曲軸等零部件及機體地結(jié)構(gòu)進行強度分析、振動分析、模態(tài)分析和熱分析，并運用結(jié)構(gòu)強度與壽命評估地理論、方法和規(guī)范，對結(jié)構(gòu)地安全性、可靠性以及使用壽命做出評價與估計，分析活塞疲勞強度、分析發(fā)動機重要零部件地受力及受力后地位移、形變狀況，分析其熱力耦合性能等；（2）運用過程優(yōu)化設(shè)計方法在滿足設(shè)計、工藝等約束條件下，對發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀和參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，以使發(fā)動機結(jié)構(gòu)性能及工

7、藝過程達到最優(yōu)；（3）運用多體動力學(xué)地理論和虛擬樣機技術(shù)（VPT）對整機或機構(gòu)進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真，給出整機或機構(gòu)地運動軌跡、速度、加速度以及動反力等數(shù)值，通過對比可以獲得最優(yōu)地設(shè)計方案，方便修改設(shè)計缺陷.最終，能讓設(shè)計者設(shè)計出高性能、低排放、低油耗、低噪聲、輕量化、小型化地現(xiàn)代發(fā)動機.RTCrpUDGiT3、內(nèi)燃機活塞仿真分析地發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢14/14個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)活塞是內(nèi)燃機地關(guān)鍵零部件之一，它地工作情況直接關(guān)系到內(nèi)燃機地工作可靠性和使用耐久性，同時直接影響到內(nèi)燃機地排放性能.活塞地結(jié)構(gòu)和所處地工作環(huán)境十分復(fù)雜，在工作狀態(tài)下受到高壓燃?xì)?/p>

8、壓力、高速往復(fù)運動產(chǎn)生地慣性力、側(cè)向推力和摩擦力等周期性載荷作用，產(chǎn)生機械應(yīng)力和機械變形.高壓