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1、聲明：由于本人水平有限，可能翻譯有錯(cuò)誤之處，望大家批評(píng)指正，期待跟大家一起討論、研究。（xqkuai） ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 輕型四輪汽車(chē)的CAE分析 藤澤一志 太田雅昭 姫野哲児 杉浦正 丸山誠(chéng)司 摘要 近些年的汽車(chē)開(kāi)發(fā)，IT化、全球化成為主題，一些數(shù)字模型、虛擬工廠(chǎng)等技術(shù)被應(yīng)用的大規(guī)模改革正在進(jìn)行。CAE也隨之在車(chē)身等各個(gè)部分的分析中進(jìn)一步發(fā)展，和更近于真車(chē)實(shí)驗(yàn)的車(chē)輛仿真技術(shù)一起，運(yùn)用這些分析技術(shù)于車(chē)型開(kāi)發(fā)。本論文就是基于運(yùn)用那些CAE技術(shù)進(jìn)行輕型四輪汽車(chē)的新車(chē)開(kāi)發(fā)的事例，研究它的有效性。 1.

2、 前言 盡管消費(fèi)低迷，但輕型四輪汽車(chē)（以下，簡(jiǎn)稱(chēng)輕型汽車(chē)）的銷(xiāo)售額卻持續(xù)增加。這種輕型汽車(chē)的規(guī)格有所增加，全長(zhǎng)3.3到3.4米，寬1.4到1.48米，同時(shí)在高速公路上可達(dá)100km/h的速度，為適應(yīng)顧客的要求將進(jìn)一步提升低價(jià)格、低燃油的商品性能。為提高這種規(guī)格變大的輕型汽車(chē)的性能，CAE在改進(jìn)對(duì)策研究和驗(yàn)證及分析現(xiàn)象上起到了作用。 本論文講述以此為背景的CAE技術(shù)，就是使用大規(guī)模有限元模型（FE模型），對(duì)車(chē)輛的強(qiáng)度剛性、振動(dòng)噪音、碰撞安全、運(yùn)動(dòng)性能綜合性研究的分析技術(shù)和研究使車(chē)室內(nèi)變得舒適的熱流體的分析技術(shù)。 2.車(chē)型開(kāi)發(fā)上的CAE應(yīng)用 現(xiàn)在，基于有限元（FEM）的CAE分析，取得了一

3、定成績(jī)，從早期研究到后期性能改良上被應(yīng)用。伴隨著車(chē)型開(kāi)發(fā)的時(shí)間縮短，設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等各部門(mén)并行工作中，CAE的及時(shí)輸出顯得相當(dāng)重要。 作為解決方法之一，同公司共用車(chē)身的大型FE模型，謀求模型建立的效率化，提高車(chē)型開(kāi)發(fā)的適用性。另外，更進(jìn)一步，可以以同一結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，系統(tǒng)的進(jìn)行強(qiáng)度剛性、振動(dòng)噪音、碰撞安全、運(yùn)動(dòng)性能的綜合CAE研究。 3.強(qiáng)度、剛性 3.1 輕型汽車(chē)的強(qiáng)度、剛性 近年來(lái)的輕型汽車(chē)要求與小型車(chē)同樣的迎面碰撞安全性、車(chē)室內(nèi)的靜音性，相應(yīng)的對(duì)策就是重量增加了。因此，包括車(chē)身在內(nèi)的汽車(chē)構(gòu)成部件，為了繼承輕型汽車(chē)重量輕、低燃油的優(yōu)點(diǎn)，保持一直以來(lái)的強(qiáng)度和剛性的同時(shí)在改變結(jié)構(gòu)、更換材料等方面

4、，以求更輕成為重點(diǎn)。 3.2強(qiáng)度、剛性CAE分析的應(yīng)用 強(qiáng)度剛性分析預(yù)測(cè)的是從對(duì)象整體的剛性到局部的應(yīng)力集中、疲勞耐久性。分析在各個(gè)部分進(jìn)行，有關(guān)影響分析精度的負(fù)荷條件、約束條件上，采用和真車(chē)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)。 另外，作為設(shè)想行駛的真車(chē)的強(qiáng)度、剛性分析，只應(yīng)用在車(chē)身的開(kāi)口部位變形的開(kāi)發(fā)上，其他的尚在開(kāi)發(fā)中。下面具體講述6項(xiàng)。 3.2.1靜剛性的預(yù)測(cè) （1）車(chē)身靜剛性 車(chē)身骨架的剛性必須考慮響應(yīng)行駛時(shí)路面輸入的振動(dòng)噪音、乘坐舒適性、操作安全性之類(lèi)基本性能、車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)觸覺(jué)的實(shí)用性等，順利完成設(shè)定的目標(biāo)值。本研究如圖2所示使用共用模型判定加載車(chē)身的靜力彎矩、扭矩時(shí)的剛性值、撓度分布、門(mén)附著的

5、開(kāi)口部位的變形量。圖3是預(yù)測(cè)車(chē)身剛性指標(biāo)之一的彎曲剛性的例子，為了結(jié)構(gòu)、斷面形狀的適應(yīng)性，研究減少板的厚度。 （2）外壁板剛性 車(chē)頂、車(chē)門(mén)等的外壁板在鑄模之類(lèi)時(shí)必須考慮結(jié)實(shí)感、耐電鍍性的剛性。圖4所示為車(chē)頂在受到強(qiáng)制形變時(shí)，由于改變車(chē)頂?shù)那拾霃桨l(fā)生橫向移動(dòng)現(xiàn)象（剪切形變）的例子。 3.2.2 破壞強(qiáng)度的預(yù)測(cè) 用在車(chē)輛拖拽時(shí)的拉鉤的強(qiáng)度、碰撞時(shí)安全帶承受的強(qiáng)度，對(duì)于超出極限的輸入的變形量要求控制在規(guī)定范圍內(nèi)。所以要進(jìn)行彈塑性區(qū)域內(nèi)的研究。 3.2.3 耐久強(qiáng)度的預(yù)測(cè) （1）車(chē)身耐久強(qiáng)度 車(chē)身的真車(chē)耐久性實(shí)驗(yàn)就是在各種路面行駛規(guī)定的距離后從各部位的破損情況判斷出好壞。耐久壽命就是根

6、據(jù)這些實(shí)驗(yàn)的行駛距離和應(yīng)力的判斷值進(jìn)行線(xiàn)性范圍的應(yīng)力計(jì)算、用SN圖示預(yù)測(cè)的。另外，在高應(yīng)力集中部位，更加細(xì)化周邊的單元尺寸來(lái)提高計(jì)算精度。圖5所示為改變結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)以降低兩門(mén)附近的應(yīng)力集中的例子。 （2）功能部件的耐久強(qiáng)度 功能部件的耐久強(qiáng)度也用和車(chē)身的耐久強(qiáng)度一樣的手法預(yù)測(cè)壽命。圖6所示為在燃油箱施加內(nèi)壓時(shí)的高應(yīng)力集中部位，改變面流、形變R的圖示。 4.碰撞安全 4.1輕型汽車(chē)的碰撞安全 針對(duì)汽車(chē)的碰撞安全的要求升高，近年來(lái)的車(chē)型開(kāi)發(fā)著眼于確保車(chē)輛碰撞時(shí)搭乘者的生存空間。另外，采用為了緩和碰撞的沖擊G及搭乘者與車(chē)室的二次碰撞、謀求降低乘員傷害值的安全結(jié)構(gòu)和約束裝置。 輕型汽車(chē)也

7、追求和普通車(chē)同樣的安全性能。新規(guī)格的車(chē)輛推出全長(zhǎng)增加了100mm，寬度擴(kuò)大了80mm為基礎(chǔ)的安全措施。另外，根據(jù)汽車(chē)事故對(duì)策中心的評(píng)估（JNCAP），接近于小型車(chē)同樣的安全性能。但是，車(chē)重輕的輕型汽車(chē)考慮互換性的話(huà)，和重的車(chē)比安全性上不利。因此，必須采用比普通車(chē)更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。 輕型汽車(chē)的安全對(duì)策也和普通車(chē)一樣，對(duì)于從各個(gè)角度的碰撞都必須確保搭乘者的生存空間。為此就要提高車(chē)室強(qiáng)度、抑制變形量。另外，把提高吸收從碰撞開(kāi)始到車(chē)室變形期間的車(chē)身變形（碰撞擊打）的能量、緩和對(duì)車(chē)室的沖擊的結(jié)構(gòu)作為根本。而且，對(duì)于從車(chē)輛前方來(lái)的碰撞，必須考慮對(duì)物、對(duì)車(chē)最大程度碰撞的正面碰撞和在碰撞事故中對(duì)許多車(chē)的30 ～6

8、0 ％重復(fù)碰撞的并存性的車(chē)身結(jié)構(gòu)。 降低乘員傷害值就是對(duì)于從車(chē)輛前方的碰撞來(lái)說(shuō)，使用安全帶和安全氣囊來(lái)盡力提早對(duì)搭乘者的拘束時(shí)機(jī)、提高制御力的效果。另外，為了拘束后不對(duì)搭乘者造成過(guò)度沖擊，采用安全帶臨界作用力、方向盤(pán)伸縮等結(jié)構(gòu)。 4.2碰撞CAE分析的應(yīng)用 碰撞安全對(duì)策需要改變車(chē)身骨架材料的配置，發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系之類(lèi)的設(shè)計(jì)。這是因?yàn)樵陂_(kāi)發(fā)后期的變更將會(huì)花費(fèi)巨大的費(fèi)用，所以開(kāi)發(fā)初期的CAE研究是非常有效的手段。另外因?yàn)槟塬@得一些在實(shí)驗(yàn)中見(jiàn)不到的部位的運(yùn)動(dòng)、變形及負(fù)荷的傳遞，是改良舉措的一種有效工具。 4.2.1車(chē)輛碰撞特性的預(yù)測(cè) 車(chē)輛碰撞特性的預(yù)測(cè)是從剛性振動(dòng)模型上細(xì)化碰撞時(shí)發(fā)生變形的部

9、位的單元尺寸，使用30萬(wàn)單元數(shù)目規(guī)模的FE模型來(lái)分析。 圖7（a）是研究正面碰撞時(shí)用剛體壁以55km/h的速度碰撞車(chē)輛的仿真圖示。圖7（b）所示研究塑性碰撞時(shí)，在車(chē)輛前方40％面積上鋁型材之類(lèi)構(gòu)成的障礙物（ODB）以64 km/h的速度碰撞的仿真圖示。另外，圖7（c）所示為研究側(cè)碰時(shí)裝著鋁型材障礙物的臺(tái)車(chē)（MDB）以55 km/h的速度從車(chē)身側(cè)面撞擊的仿真圖示。這些全都是模擬JNCAP的試驗(yàn)條件的例子。 這些仿真中，主要是預(yù)測(cè)圖8所示的部位的強(qiáng)度及能量吸收效率，是為了修正骨架部件，發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系之類(lèi)的設(shè)計(jì)。比如，以骨架部件的結(jié)構(gòu)、板厚、材質(zhì)作為參數(shù)計(jì)算，如圖9所示從每時(shí)刻的變形樣式和耐力變

10、化上來(lái)判定、修正。 如實(shí)將車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、懸架等細(xì)節(jié)模型化，得出有關(guān)變形樣式、變形量、減速度（圖10），以使CAE分析的預(yù)測(cè)精度達(dá)到實(shí)用水準(zhǔn)。但是，點(diǎn)焊的剝離、發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系的破損、斷裂等導(dǎo)致致命的有關(guān)和預(yù)測(cè)不同的事例時(shí)有發(fā)生。 4.2.2乘員傷害值預(yù)測(cè) 乘員傷害值預(yù)測(cè)是綜合多體技術(shù)和FEM的乘員運(yùn)動(dòng)分析軟件來(lái)分析的。雖然也有用研究車(chē)輛碰撞特性時(shí)的大型車(chē)身模型上搭載假人來(lái)計(jì)算的手法，但因?yàn)榧然ㄙM(fèi)時(shí)間且不能得到及時(shí)結(jié)果，因此使用乘員運(yùn)動(dòng)分析軟件。 這個(gè)仿真是在乘員室和假人的簡(jiǎn)易模型上輸入實(shí)驗(yàn)車(chē)的車(chē)身減速度來(lái)計(jì)算，以碰撞傳感器的實(shí)時(shí)信息，安全帶、安全氣囊特性，方向盤(pán)特性等為參數(shù)研究乘員

11、傷害值的成立性。圖11中，所示為以55 km/h的速度的撞擊剛體壁時(shí)的駕駛席上搭乘者的運(yùn)動(dòng)。 5.振動(dòng)、噪音 5.1 輕型汽車(chē)的振動(dòng)噪音 車(chē)室內(nèi)的靜音性要求逐年增加，是和輕量化兩個(gè)相矛盾的課題?？紤]振動(dòng)噪音的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，作為激勵(lì)源的發(fā)動(dòng)機(jī)、路面及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)向動(dòng)力設(shè)備、驅(qū)動(dòng)系、懸架等傳遞，受車(chē)身的隔音設(shè)備、低價(jià)材質(zhì)的影響就成了振動(dòng)噪音。因?yàn)樵S多部分復(fù)雜的緊密結(jié)合，必須綜合看各部分的振動(dòng)特性和這些部分結(jié)合的車(chē)輛整體來(lái)進(jìn)行確切的研究這種振動(dòng)噪音。 5.2振動(dòng)噪音CAE分析應(yīng)用 振動(dòng)噪音分析模型是由車(chē)身、懸架等各部分建立的。構(gòu)成了與發(fā)動(dòng)機(jī)、路面的起振力和振動(dòng)噪音的現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的車(chē)輛模型。車(chē)身是

12、以共用模型為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和用立體單元分割的聲響系統(tǒng)來(lái)建立振動(dòng)和噪音的分析模型（圖12）。 5.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)預(yù)測(cè) 發(fā)動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)，講述有關(guān)空轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪音。 （1）空轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng) 空轉(zhuǎn)振動(dòng)就是由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)引起車(chē)身、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)輕微震動(dòng)的現(xiàn)象。動(dòng)力設(shè)備的剛體系統(tǒng)振動(dòng)及圖13所示的車(chē)身骨架振動(dòng)及方向盤(pán)彎曲振動(dòng)的設(shè)定很重要。圖14為在A/T車(chē)D范圍，空調(diào)起動(dòng)時(shí)一定的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載作為發(fā)動(dòng)機(jī)的起振力時(shí)，前排地板部位的振動(dòng)的圖示。研究對(duì)策時(shí)，要解決有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)部位的配置、特性和發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)渡輸入的振動(dòng)的矛盾。另外，車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)、壁板的形狀及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)之類(lèi)，以固有形式的形變能分布等為參考，設(shè)定

13、常用空轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)以上的值。 （2）含混音 含混音是由發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)產(chǎn)生的波等車(chē)室內(nèi)不清晰的噪音。 圖15所示為使用圖12的模型，以發(fā)動(dòng)機(jī)全開(kāi)加速及發(fā)動(dòng)機(jī)起振力為負(fù)載時(shí)，預(yù)測(cè)車(chē)室內(nèi)前排含混音，變換為噪音A特性的圖示。推測(cè)超過(guò)許可值的含混音，是使在對(duì)象頻率范圍內(nèi)的車(chē)身骨架、地板、車(chē)架之類(lèi)的共振、車(chē)室內(nèi)的共鳴等的原因，從而需改變結(jié)構(gòu)等來(lái)降低噪音。 5.2.2預(yù)測(cè)路面輸入引起的振動(dòng) 作為路面輸入引起的振動(dòng)，主要講述有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和聲振粗糙度、路面噪音。 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)就是由于小的連續(xù)的變形、等間隔的接口等的路面輸入，動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)引起的車(chē)身振動(dòng)的現(xiàn)象。 發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的

14、預(yù)測(cè)是用從車(chē)輪起振位置的振動(dòng)引起前排上下振動(dòng)的傳遞系數(shù)及對(duì)單位路面振動(dòng)輸入地板等的振動(dòng)來(lái)判定的。對(duì)策是考慮到空轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)、含混音等，用改變發(fā)動(dòng)機(jī)部位的特性、配置來(lái)降低到標(biāo)準(zhǔn)之下。圖16中所示為發(fā)動(dòng)機(jī)部位的衰減增大（裝入液體）的影響圖示。 （2）聲振粗糙度、路面噪音 車(chē)輪模型化比較困難，但可以使用懸架、車(chē)身模型來(lái)比較地板振動(dòng)、車(chē)內(nèi)噪音等研究。 5.2.3回轉(zhuǎn)不均衡引起的振動(dòng)預(yù)測(cè) 回轉(zhuǎn)不均衡引起的振動(dòng)主要是由于車(chē)輪不平衡引起振動(dòng)、擺動(dòng)和聯(lián)合的偏角引起的振動(dòng)，在此將講述前者引起的振動(dòng)。 （1） 擺動(dòng) 擺動(dòng)是車(chē)輪不對(duì)稱(chēng)、不平衡等引起的振動(dòng)，進(jìn)而引起懸架、轉(zhuǎn)向系的共振及方向盤(pán)的回轉(zhuǎn)振動(dòng)的現(xiàn)象

15、。作為減小聲振粗糙度方法之類(lèi)的降低懸架的剛性時(shí)，懸架的振動(dòng)會(huì)增加轉(zhuǎn)向系的振動(dòng)頻率附近的擺動(dòng)。圖17是控制這兩種振動(dòng)，降低擺動(dòng)的例子。 （2） 振動(dòng) 振動(dòng)是和擺動(dòng)同樣由于車(chē)輪的回轉(zhuǎn)不平衡引起的，與懸架的振動(dòng)和車(chē)身骨架振動(dòng)有關(guān)。這個(gè)也是使用聲振粗糙度、噪音模型來(lái)分析的。 6 .車(chē)輛運(yùn)動(dòng)性能、乘坐舒適性能 6.1輕型汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)性能、乘坐舒適性能 輕型汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)性能、乘坐舒適性能在于它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便及車(chē)輛較小可以轉(zhuǎn)小彎性，這樣就決定它在市區(qū)行駛的頻率較高。重點(diǎn)設(shè)定這種使用狀況的同時(shí)也必須重點(diǎn)設(shè)定它的高速行駛速度，以提升在高速公路上的行駛速度達(dá)到最高速度100 km/h。 6.2懸架的基本

16、特性研究 影響車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)性能、乘坐舒適性能的懸架基本特性決定了實(shí)施根據(jù)CAE分析的詳細(xì)研究前要進(jìn)行粗略簡(jiǎn)易研究。 乘坐舒適性基準(zhǔn)的彈力是從座椅的顛簸固有振動(dòng)頻率來(lái)決定懸架彈性系數(shù)。據(jù)此設(shè)定運(yùn)動(dòng)性能所必須的擺動(dòng)率、負(fù)荷移動(dòng)比率。另外，根據(jù)需要安裝前后減震器來(lái)調(diào)節(jié)（圖18）。其他，根據(jù)懸架、各連接部分及緩沖部件剛性分配的引導(dǎo)特性、路面輸入引起的前后振動(dòng)、擺動(dòng)，考慮影響懸架前后共振頻率來(lái)設(shè)定前后剛性。 6.3 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)性能CAE分析應(yīng)用 6.3.1 懸架特性預(yù)測(cè) 在懸架特性分析時(shí)，根據(jù)粗略分析的基本特性，利用懸架模型（圖19）的CAE分析來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析。 伴隨著反彈、搖晃的懸架運(yùn)動(dòng)，對(duì)于

17、車(chē)輪輸入的響應(yīng)，預(yù)測(cè)剛性，研究懸架的緩沖特性值等。 6.3.2 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)性能預(yù)測(cè) 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)性能是使用由前、后懸架模型和振動(dòng)FE模型的模態(tài)參數(shù)減小自由度的車(chē)身模型組成的車(chē)輛模型來(lái)分析的（圖20）。從而可以對(duì)駕駛時(shí)的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)，路面不平引起的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行預(yù)測(cè)。下面將講述駕駛時(shí)的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)。 （1） 駕駛操縱性能分析 車(chē)輛的駕駛操縱分成穩(wěn)定和過(guò)渡兩個(gè)階段。 穩(wěn)定操縱因?yàn)樵诠潭ò霃降膱A周上作運(yùn)動(dòng)，所以必須從固定方向盤(pán)角度和車(chē)輛加速度的相關(guān)系數(shù)，來(lái)評(píng)價(jià)車(chē)輛的US/OS（轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過(guò)大）特性。基于分析結(jié)果設(shè)定US/OS目標(biāo)的懸架。圖21所示為根據(jù)車(chē)輛各種因素、懸架響應(yīng)改

18、變，得到轉(zhuǎn)向不足的結(jié)果圖示。 過(guò)渡操縱一般是用隨車(chē)輛操縱沖擊脈沖而變換時(shí)間、頻率范圍來(lái)作評(píng)價(jià)。據(jù)此，對(duì)方向角的車(chē)輛yaw角速度、yaw固有振動(dòng)頻率（yawF）、yaw衰減率（注：不太理解這個(gè)專(zhuān)業(yè)詞匯，音譯）、輸入對(duì)方向角的車(chē)輛橫向加速度的相位差的操縱評(píng)價(jià)。圖22所示由轉(zhuǎn)向系各種因素、特性的改變來(lái)優(yōu)化轉(zhuǎn)向性的圖示。 （2） 對(duì)駕駛操縱性能的車(chē)身剛性的影響 對(duì)駕駛操縱性能的影響考慮的主要的是車(chē)身剛性，包括整體扭曲剛性、彎曲剛性、懸架組成部件的局部剛性。 整體扭曲剛性比懸架剛性高幾十倍，對(duì)駕駛操縱性能的影響較小。但是這個(gè)關(guān)系到轉(zhuǎn)彎中的車(chē)室變形，影響到駕駛員駕駛時(shí)的車(chē)身剛性感、牢固感之類(lèi)的感覺(jué)

19、。圖23所示為轉(zhuǎn)彎中的兩側(cè)開(kāi)口部位的變形圖示。 車(chē)身彎曲剛性、懸架組成部件的局部剛性關(guān)系到轉(zhuǎn)彎中的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、速度大小，影響到車(chē)輛的US/OS特性。特別是懸架部件局部剛性的影響更大，必須要確保不受設(shè)定的懸架特性的影響的剛性。圖24所示為懸架部件局部剛性和轉(zhuǎn)向變化的關(guān)系。 根據(jù)以此懸架構(gòu)成車(chē)身的車(chē)輛模型分析，可以對(duì)車(chē)輛行駛時(shí)的車(chē)身變形狀況和操作安全性的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。另外也可以對(duì)車(chē)型開(kāi)發(fā)提供有益的信息。 7. 熱流體 7.1 輕型汽車(chē)的熱流體 從行駛時(shí)的空氣阻力、地面阻力、發(fā)動(dòng)機(jī)室的冷卻性能，到為使車(chē)室內(nèi)舒適的空調(diào)性能、為確保可見(jiàn)度的除濕性能等，輕型汽車(chē)開(kāi)發(fā)時(shí)的流體分析被應(yīng)用在各種各樣的用

20、途。近些年，輕型汽車(chē)向高功能、高性能化發(fā)展，追求和乘用車(chē)同樣的性能。特別是在比乘用車(chē)更小的空間設(shè)計(jì)中提高空調(diào)性能和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能成為了近來(lái)的重要課題。 7.2流體CAE分析應(yīng)用 因?yàn)橹饕欠治鲕?chē)身內(nèi)外的流體來(lái)設(shè)計(jì)形狀和相關(guān)內(nèi)容，所以流體CAE分析應(yīng)用是決定開(kāi)發(fā)初期階段的方向性的一個(gè)手段。特別是作為使得肉眼看不到的空氣流體變得可視化的CAE是一個(gè)有效的工具。 7.2.1除濕性能預(yù)測(cè) 除濕性能預(yù)測(cè)就是要求得使用如圖25所示的大小的模型時(shí)管嘴內(nèi)部的流體和防風(fēng)玻璃周?chē)娘L(fēng)速分布。要保持前方視線(xiàn)良好，就得實(shí)現(xiàn)至玻璃面上端的高風(fēng)速，整個(gè)玻璃面良好的風(fēng)速分布。如圖26所示，使用CAE可以從管嘴形狀、

21、噴出角度等容易改變的東西著手，在設(shè)計(jì)初期階段進(jìn)行各種討論研究。 7.2.2管道單質(zhì)性能的預(yù)測(cè) 管道單質(zhì)性能的預(yù)測(cè)也用和除濕同樣的模型來(lái)分析。圖27所示為面管道內(nèi)部的流體仿真的例子?？梢杂酶淖児艿佬螤顏?lái)降低壓力損失和各噴口的的風(fēng)速均衡化。 7.2.3空氣動(dòng)力性能預(yù)測(cè) 輕型汽車(chē)也必須提高關(guān)系到燃油費(fèi)、安全性的空氣動(dòng)力性能，進(jìn)行CD，CL值的預(yù)測(cè)。除對(duì)穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)室的氣流、車(chē)地板下部件的影響分析外，空氣噪音的預(yù)測(cè)也是今后的課題。 7.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)室通風(fēng)性能的預(yù)測(cè) 發(fā)動(dòng)機(jī)室通風(fēng)性能分析是用預(yù)測(cè)空氣動(dòng)力性能的車(chē)身外部流分析模型和發(fā)動(dòng)機(jī)室模型合成的模型來(lái)分析的。行駛時(shí)的冷卻風(fēng)速誤差是因用簡(jiǎn)易化

22、冷卻扇、考慮回旋成分的模型產(chǎn)生的，約5％。另外，將發(fā)動(dòng)機(jī)室模型建立數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)降低建立模型的工作量，實(shí)現(xiàn)車(chē)型開(kāi)發(fā)上的實(shí)用化。 8.樹(shù)脂部件CAE分析應(yīng)用 樹(shù)脂部件在輕量化、防生銹等方面優(yōu)點(diǎn)頗多，用作汽車(chē)部件持續(xù)增加。但是，采用前面臨著強(qiáng)度方面的可信賴(lài)度，熱、溫度變化引起的性質(zhì)變化的憂(yōu)慮等許多課題，車(chē)型開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)用CAE顯得相當(dāng)必要?，F(xiàn)在CAE分析，不止靜強(qiáng)度、熱變形分析，應(yīng)用范圍擴(kuò)大到噴射成形時(shí)的防臭等。 圖28所示為保險(xiǎn)杠熱變形分析例子，是研究因熱變形保險(xiǎn)杠上兩邊部位的向上翹曲，預(yù)測(cè)和其他部件間的干涉，改變材料、加強(qiáng)肋拱的例子。 另外，圖29是預(yù)測(cè)樹(shù)脂成形時(shí)的填充樣式的例子，改變滑槽長(zhǎng)度

23、來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)肺形部件填充時(shí)間均衡化。 9.小結(jié) 本文根據(jù)輕型四輪汽車(chē)的新車(chē)開(kāi)發(fā)適用的事例，講述如下CAE技術(shù)的特性： （1） 為提高接近實(shí)際情況的預(yù)測(cè)和分析精度，對(duì)車(chē)輛各部分進(jìn)行分析的分析技術(shù) （2） 在車(chē)型開(kāi)發(fā)上為靈活、迅速的多個(gè)領(lǐng)域分析提供大型FE模型共用化技術(shù) 其中（1）是在碰撞分析、車(chē)輛運(yùn)動(dòng)性能分析及振動(dòng)噪音分析的部分中體現(xiàn)適用效果。今后計(jì)劃在強(qiáng)度剛性上也展開(kāi)車(chē)輛分析。 另外。流體分析也同樣，進(jìn)行從車(chē)身外部的流體到發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)部的分析、接近真實(shí)車(chē)輛的分析。將來(lái)，可慮將這些技術(shù)互相融合，發(fā)展到能進(jìn)行各種各樣的預(yù)測(cè)。 （2）是有效的應(yīng)用化了無(wú)數(shù)時(shí)間做成的結(jié)構(gòu)研究用的大型FE模型來(lái)推進(jìn)車(chē)型開(kāi)發(fā)的。另外，要在車(chē)型開(kāi)發(fā)有限期間內(nèi)進(jìn)行CAE分析，就要都考慮應(yīng)用自動(dòng)網(wǎng)格劃分和設(shè)計(jì)CAD數(shù)據(jù)的有效利用的重要技術(shù)，今后也可以系統(tǒng)的推進(jìn)改善。 最后，對(duì)研究時(shí)三菱汽車(chē)工業(yè)（股份）有關(guān)部門(mén)的各位給予的指導(dǎo)表示感謝。