汽车内外饰设计与实战手册：CAE分析应用实例

计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导三维多体接触弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。它的理论基础是有限元理论和数据计算方法。

CAE在汽车产品设计制作中的应用非常广泛，包含结构强度分析、车身覆盖件成形仿真、碰撞安全性分析、整车系统性能仿真、结构设计优化、汽车运动学动力学仿真等。下面讲到的CFD和Moldflow也属于CAE的内容，在汽车内外饰设计中应用非常普遍。在此小节以汽车内饰A柱护板头部伤害值为例说明CAE在分析整车碰撞安全方面的一个应用。

头部伤害是汽车在碰撞过程中，乘员头部撞到内饰结构所造成的伤害。它已经被美国国家公路交通安全局（NHTSA）确定为潜在死亡的主要因素。1995年，NHTSA颁布了乘员内饰碰撞保护（FMVSS201）法规，该法规是关于车内突出物试验的统称，这一规范包含的内容很多并且对于不同的子系统有不同的要求。对A柱碰撞而言，采用的是重4.538kg的Hy-birdIII假人头部模型，以时速24km/h对A柱碰撞，要求头部伤害值（HICd）小于1000，安全值要求小于800。具体分析过程：首先，根据内饰部件和白车身数据建立网格模型，然后依据该法规确定A柱护板上的3个碰撞点（碰撞最危险位置），接着建立分析的CAE模型，最后完成3个碰撞点的头部伤害值分析，如图3-24所示。

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图3-24 某车型A柱护板1碰撞点CAE分析结果

通过CAE分析，我们可以判断出该点的头部伤害值小于800，但加速度曲线和峰值均偏大。根据分析结果我们需要对A柱护板的结构进行进一步的优化，如改进卡扣安装座的位置、改变加强筋的布置和高度等以进一步降低伤害值和改善加速度曲线。