提到CAE相信大家一定不陌生，但是涉及到汽车领域CAE有限元分析它的具体内容，工作流程，设计难点，可能知道的人就不多。这篇文章由启飞汽车设计跟大家从汽车CAE概念、CAE分析流程、汽车CAE作用、汽车CAE强度分析内容这几个方面来系统跟大家说说。

一、汽车CAE的基本概念

       CAE（Computer Aided Engineering）从字面上讲是计算机辅助工程，其概念很广，但汽车CAE主要是指工程设计中的分析计算和分析仿真，其核心是基于现代计算力学的有限单元分析技术。针对特定类型的工程或汽车所开发的用于产品性能分析、预测和优化。

二、汽车CAE分析流程

（1）前处理－用图形软件首先对汽车工程或汽车产品进行实体建模，进而建立有限元分析模型。

（2）有限元分析－对有限元模型进行单元分析、有限元系统组装、有限元系统求解以及有限元结果生成。

（3）后处理－据汽车工程或汽车产品模型与设计要求，对有限元分析结果进行用户所要求的加工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。

       随着CAE软件开发商对单元库，材料库和求解器的改造，扩充和完善，目前国际上先进的CAE软件，已经可以对工程和产品进行如下的性能分析，预报及运行行为模拟：

       静力和拟静力的线性与非线性分析——包括对各种单一和复杂组合结构的弹性，弹塑性，塑性，蠕变，膨胀，几何大变形，大应变，疲劳，断裂，损伤，以及多体弹塑性接触在内的变形与应力应变分析。

       线性与非线性动力分析——包括交变荷载，爆炸冲击荷载，随机地震荷载以及各种运动荷载作用下的动力时程分析，振动模态分析，谐波响应分析，随机振动分析，屈曲与稳定性分析等。

三、汽车CAE作用

       汽车CAE的作用是非常多的，启飞汽车设计从一下7个方面给大家总结：

（1）增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的合理性，减少设计成本；

（2）缩短设计和分析的循环周期；

（3）CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；

（4）采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本；

（5）在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题；

（6）模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；

（7）进行机械事故分析，查找事故原因。

       其最大优点是可以在产品设计初期， 即图纸设计阶段，通过建立基本的计算机分析模型，对所设计的产品进行强度、寿命及特性预测，从而指导产品设计，使产品设计指标得到保证，有效地提高设计产品的可靠性， 缩短设计周期。如汽车产品采用传统的经验设计—试验校核的方法，则由于结构的复杂性，在设计过程中往往无法知道局部及总体强度等是否满足设计要求， 只能靠一轮又一轮的设计试验来改进，需要很长的设计周期及很高的设计试制费用，已很难适应市场的需求。而采用CAE技术，在汽车概念设计的同时，进行静态、动态分析，随着设计图纸的一步步完善，汽车结构的有限元模型也进一步细化，使分析计算的结果更趋于准确。这样，在最终图纸完备后， 就能使整车的强度、寿命指标得到控制，大大地减少了样车的制作和试验时间。CAE技术不但对汽车整车或车身等大型结构的宏观控制发挥作用，对于解决汽车局部强度问题也很有效。

       在设计阶段引入CAE可以及早发现错误，尽快修正错误的目标。下图表示了采用CAE技术与不采用CAE技术的设计、制造流程对比情况。

（四）汽车CAE强度分析内容

       汽车结构强度是保证汽车安全性、可靠性的重要指标。因此汽车结构强度分析也是CAE技术在汽车工程中应用最广泛的方面。汽车结构强度分析一般都是应用有限元法对汽车的结构进行数值计算。由于汽车是一个非常复杂的结构。大多数的分析计算都是针对汽车的某些重要的部件或总成（例如车架、悬架、传动系等）。进行分析的内容主要包括静力分析、特征值分析以及瞬态动力分析。

       通过静力分析可以得到结构的应力、位移分布情况。通过这些分布情况可以判断结构在工作载荷作用下是否安全、可靠、结构的哪些部位会产生应力集中、哪些部位强度不够。以便对结构进行改进设计。

       通过特征值分析可以求得结构的固有频率以及相应的振型。根据固有频率和阵型，可以帮助设计人员分析、查找引起结构振动的原因、并进而通过改进结构、避免发生共振。

       通过瞬态动力分析可以计算汽车结构在动载荷作用下的应力、位移等物理量的影响情况。例如汽车在以一定速度通过颠簸不平的道路时的应力、位移；汽车在受到冲击载荷作用时的应力、位移以及这些量随时间和载荷变化的情况。