車輛工程CAE中拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)運用問題與流程要點,機械工程論文

車輛工程CAE中拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)運用問題與流程重點,機械工程論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【】【】車輛工程CAE中拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)運用問題與流程重點【】【】【】車輛工程畢業(yè)論文范文：車輛工程CAE中拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)運用問題與流程重點內(nèi)容摘要：在社會高速發(fā)展的時代背景影響下，國民生活的物質(zhì)水平不斷上升，汽車已經(jīng)成為了人們生活中必不可少的重要出行工具，國民汽車的普及率不斷上升，為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，車輛工程CAE愈加復(fù)雜，為了充分提升汽車的構(gòu)造力學(xué)性能，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中的應(yīng)用愈加重要，成為了現(xiàn)代下推動企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)體系。本文關(guān)鍵詞語：拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)；車輛工程；CAE;應(yīng)用；作者簡介：李曉東，〔1981.10-〕，男，漢族，甘肅禮縣人，甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士學(xué)位。主要研究方面：車輛工程機械電子工程。；田成元，〔1981.12-〕，男，漢族，甘肅武威人，甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士學(xué)位。主要研究方面：機械電子工程、PLC控制。；孫曉微，〔1981.12-〕，女，漢族，甘肅蘭州人，蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司工程師，本科。主要研究方向：石油鉆機總體系統(tǒng)的研究、PLC控制。；基金：2020年度甘肅省高校大學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升工程-高職機電類專業(yè)學(xué)生就業(yè)能力提升與拓展訓(xùn)練中心；inCAEofVehicleEngineeringAbstract:Undertheinfluenceoftherapiddevelopmentofthesociety,themateriallevelofpeopleslivesisconstantlyrising.Automobileshavebecomeanindispensableandimportanttraveltoolinpeopleslives.Theincreasingpopularityofnationalcarshaslaidanimportantfoundationforthedevelopmentoftheautomobileindustry.Withthecontinuousdevelopmentoftheautomotiveindustry,vehicleengineeringCAEhasbecomemoreandmorecomplex.Inordertofullyimprovethestructuralmechanicsofautomobiles,theapplicationoftopologyoptimizationtechnologyinvehicleengineeringCAEhasbecomemoreandmoreimportant,andithasbecomeanimportanttechnicalsystemtopromotethedevelopmentofenterpriseindustryinthenewera.Keyword:topologyoptimizationtechnology;vehicleengineering;CAE;application;在當(dāng)下汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)過中，為了充分保證車輛機械工程構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計以提升車輛性能，經(jīng)常需要對車輛的尺寸構(gòu)造、形狀構(gòu)造、材料選擇以及拓?fù)鋬?yōu)化等問題進(jìn)行研究，而華而不實拓?fù)鋬?yōu)化就是重要的一環(huán)，尤其是在新時期汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中車輛工程CAE復(fù)雜性不斷提升的背景下，將拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用在車輛工程CAE之中，更是提升車輛工程新品研發(fā)實效的必然途徑。1拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)及車輛工程CAE拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)是新時期應(yīng)用于車輛工程的重要技術(shù)體系，也被稱之為布局優(yōu)化技術(shù)或者布置優(yōu)化，其主要意義就是在限定的負(fù)載信息基礎(chǔ)、相關(guān)約束條件以及最終的性能指標(biāo)要求下，在限定區(qū)域內(nèi)對車輛工程設(shè)計的使用材料進(jìn)行分布優(yōu)化的一種數(shù)學(xué)方式方法，與車輛工程設(shè)計中的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化共屬于構(gòu)造優(yōu)化的一種。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的核心是以材料分布作為構(gòu)造優(yōu)化的主要對象，以材料分布的均勻性在設(shè)計空間內(nèi)找尋最佳的材料分布方案，以實現(xiàn)對車輛工程構(gòu)造空間設(shè)計的提升，使車輛工程設(shè)計具有更高層次的構(gòu)造自由度，是當(dāng)下汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要的輔助技術(shù)體系，對于車輛工程構(gòu)造設(shè)計優(yōu)化具有重要意義[1].在當(dāng)下車輛工程產(chǎn)業(yè)的汽車機械構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用時，其主要技術(shù)應(yīng)用方式方法包含了均勻化方式方法、變密度法、漸進(jìn)構(gòu)造優(yōu)化法、水平集方式方法等等，并且隨著近年來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用的方式也在逐步創(chuàng)新，為車輛工程的構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)保障。而在當(dāng)下汽車行業(yè)發(fā)展中，車輛工程的計算機輔助工程的重要性不斷上升，也就是常講的車輛工程CAE〔ComputerAidedEngineering〕，其主要作用就是通過計算機輔助求解來對車輛工程的復(fù)雜機械工程構(gòu)造及其構(gòu)造力學(xué)性能進(jìn)行分析，還包括了構(gòu)造性能優(yōu)化的作用，以實現(xiàn)將車輛工程構(gòu)造設(shè)計中的各個生產(chǎn)工程環(huán)節(jié)充分的結(jié)合到一起，實現(xiàn)對車輛構(gòu)造優(yōu)化作業(yè)的信息集成，進(jìn)而實現(xiàn)車輛工程產(chǎn)生與產(chǎn)品生命周期的并存性發(fā)展。在當(dāng)下車輛工程CAE發(fā)展中，CAE軟件的功能屬性愈加完善，包含了對車輛工程機械構(gòu)造力學(xué)性能的動靜態(tài)分析兩種形式，并且對車輛工程構(gòu)造研究的線性問題以及非線性問題都具有較高的軟件研究效果，是新時期汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中必不可少的重要輔助技術(shù)體系。2拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用的價值分析隨著當(dāng)下當(dāng)下時期汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對車輛的要求也逐步多元，不僅對車輛工程的構(gòu)造空間設(shè)計優(yōu)化重視程度不斷上升，對于車輛工程構(gòu)造設(shè)計的安全性要求也愈加嚴(yán)格。而將拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車輛工程CAE之中，就能夠在車輛工程的構(gòu)造力學(xué)性能分析中通過對車輛材料布局構(gòu)造的優(yōu)化，來提升車輛構(gòu)造力學(xué)設(shè)計的科學(xué)性，這對于汽車工業(yè)發(fā)展具有重要的推動意義和技術(shù)應(yīng)用價值，主要具體表現(xiàn)出在下面兩個方面：首先，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中的應(yīng)用能夠提升新品研發(fā)效率。當(dāng)下汽車產(chǎn)業(yè)競爭日益劇烈，并且正處于汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要階段，在這一階段，汽車新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計創(chuàng)新已經(jīng)成為了提升汽車制造企業(yè)市場競爭力的核心所在。而在汽車新產(chǎn)品研發(fā)中，就離不開對車輛工程構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計的創(chuàng)新，而車輛工程CAE作為車輛工程構(gòu)造力學(xué)設(shè)計優(yōu)化的重要輔助技術(shù)體系，將拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用到華而不實，就能夠通過材料布局的優(yōu)化來為CAE構(gòu)造力學(xué)優(yōu)化提供幫助，進(jìn)而提升汽車產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)效率。其次，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中的應(yīng)用有助于車身構(gòu)造改造。在當(dāng)下的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，業(yè)界人士對車輛工程的車身構(gòu)造優(yōu)化重視程度不斷上升，車身構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計以及成為了當(dāng)下時期知足車輛性能需求的基本前提。而當(dāng)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車輛工程CAE之中時，就能夠通過其拓?fù)鋬?yōu)化功能，實現(xiàn)對車輛工程構(gòu)造設(shè)計厚度的變量，然后通過對零件模態(tài)的優(yōu)化，最終實現(xiàn)對車輛工程設(shè)計中車身構(gòu)造的改造，還能夠同時實現(xiàn)對車輛工程構(gòu)造剛度以及構(gòu)造強度的全面分析。3拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用的存在的問題固然當(dāng)下車輛工程CAE設(shè)計優(yōu)化中對拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用的重視程度在逐步提升，但是由于當(dāng)下車輛工程機械構(gòu)造設(shè)計中存在的一些現(xiàn)實問題，也給拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中的應(yīng)用帶來了一些窘境，主要就是當(dāng)前階段車輛工程構(gòu)造設(shè)計中CAD建模與CAE軟件之間存在接口不完善的現(xiàn)實問題，這就會導(dǎo)致拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用時出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中三維模型數(shù)據(jù)修正較為困難，給優(yōu)化提取工作造成嚴(yán)重的不利影響[2].并且在這一經(jīng)過中，針對不同的構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計目的以及差異性的構(gòu)造疲憊強度和安全性等原因，需要在不同的構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計階段開發(fā)不同的優(yōu)化設(shè)計模型，因而就很難保證優(yōu)化設(shè)計模型的統(tǒng)一性，這就給車輛工程CAE中拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的應(yīng)用埋下了不利于前提條件。與此同時，在拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車輛工程CAE的經(jīng)過中，優(yōu)化算法選擇的問題也是其面臨的主要窘境之一，詳細(xì)優(yōu)化設(shè)計問題都存在其本身的有效求解策略和優(yōu)化算法，這就需要在車輛工程CAE中應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)時，高度重視優(yōu)化算法以相求解策略的選擇與研究，保證其應(yīng)用的科學(xué)性和整體質(zhì)量。4拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中的應(yīng)用流程重點拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用時，其主要應(yīng)用流程重點包含下面方面：第一，明確因素條件。在拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用于車輛工程CAE之中時，首要的技術(shù)應(yīng)用重點就是明確其關(guān)鍵因素，主要包含了車輛工程的構(gòu)造設(shè)計區(qū)域因素、目的約束限定、分析類型與模型。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的主要技術(shù)應(yīng)用都在有限元分析經(jīng)過中，對車輛工程CAE構(gòu)造設(shè)計中這些關(guān)鍵因素的明確是保證其構(gòu)造優(yōu)化算法選擇科學(xué)性的及重要基礎(chǔ)，更是對其技術(shù)限制因素明確的關(guān)鍵所在。因而，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用的首要流程重點就是對關(guān)鍵因素的明確及清楚明晰，進(jìn)而在關(guān)鍵因素的限制內(nèi)，進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化算法的選擇，充分保證拓?fù)鋬?yōu)化科學(xué)性的同時，知足其技術(shù)應(yīng)用中對車輛工程構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計的荷載傳遞穩(wěn)定、計算速度保證、構(gòu)造布局修改以及構(gòu)造設(shè)計自由等方面的要求[3].第二，CAD模型修復(fù)及CAE網(wǎng)格劃分。在車輛工程CAE中應(yīng)用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)時，需要將車輛工程構(gòu)造的CAD模型導(dǎo)入到CAE軟件之中，以實現(xiàn)對車輛機構(gòu)模型的調(diào)整與優(yōu)化。而在CAD模型導(dǎo)入時，由于接口問題，常會出現(xiàn)模型數(shù)據(jù)損壞或丟失的情況，因而在技術(shù)模型應(yīng)用中，重要的應(yīng)用流程重點之一就是對模型進(jìn)行修復(fù)，以避免對拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的有限元模型分析產(chǎn)生質(zhì)量、計算的精準(zhǔn)性和速度的影響。在模型修復(fù)完成以后，要根據(jù)CAE軟件的單元類型需求，對CAD車輛工程構(gòu)造模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以保證拓?fù)鋬?yōu)化中構(gòu)造材料布局優(yōu)化設(shè)計的科學(xué)性。第三，荷載施加及邊界條件界定。在拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的有限元模型優(yōu)化中，其核心部分就是荷載施加以及邊界條件的界定，有限元模型作為拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)有限元分析的關(guān)鍵，其荷載施加及邊界條件的界定會直接影響到拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用的質(zhì)量，更決定了拓?fù)鋬?yōu)化中計算結(jié)果的精度。第四，計算后處理及模型提取。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用時得出計算結(jié)果以后，還需要對計算結(jié)果進(jìn)行具體的分析，并根據(jù)實際情況確認(rèn)能否需要對設(shè)計模型進(jìn)行調(diào)整，以充分保證其對車輛機械工程構(gòu)造優(yōu)化的科學(xué)性和整體質(zhì)量。在對優(yōu)化后的模型進(jìn)行處理后，最后的技術(shù)應(yīng)用流程就是將優(yōu)化后的車輛機構(gòu)模型提取出來，提取經(jīng)過中，必須對其通用方式方法進(jìn)行進(jìn)一步的深化與開發(fā)，以充分保證模型提取經(jīng)過的完善性，避免CAD模型受損，給車輛工程構(gòu)造拓?fù)鋬?yōu)化帶來不利影響。5結(jié)束語拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)在車輛工程CAE中應(yīng)用是新時期推動汽車研發(fā)創(chuàng)新的必然途徑，更是推動我們國家企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措。拓