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汽车CAE建模基础

CAE之家

10月前浏览465

CAE建模步骤基本如下：

1）CAD文件格式转换为CAE文件格式

2）核对模型整体情况（检查缺漏件）

3）单个组件网格划分（Batchmesh分析）

4）单个组件网格质量检查

5）如是非中面网格则需要偏移至中面

6）组件（零件）名称更新，赋材料属性，料厚等

7）建立各组件（零件）间连接关系

8）模型整体质量检查，划分集合系统

9）计算自由（约束）模态，确认模型质量

10）建模完成，提交文件

网格划分是建模的第一步，在网格划分时要采用如下方案：

1．采用单元offset建模法避免模型干涉；

2．采用中面建立网格模型；

3．保留主要几何线，网格要与几何保持良好的贴合；

4．需要布置焊点的翻边处最少要画两排平行网格，焊点距离应大于10mm，焊点位置应尽量避免出现三角形单元,如下图1-1所示；焊点位置原则（connector位置）：保证焊点位于四个四边形单元的中央节点上为最佳，以方便疲劳计算，如下图1-2所示；

图1-1

图1-2

5．实体单元最少要三排以上,如图1-3所示；

图1-3

6．关键区域单元应尽可能规则并细化，在粗细网格之间应有过渡单元；

7．壳曲或凸起的高度<5mm，忽略；

8．防止集中出现翘曲单元和三角形单元；

9．三角形单元数不应超过单元总数的10％；

10．无初始穿透。

1.2网格尺寸

在进行NVH分析模型规划时，单元尺寸的确定要综合考虑计算资源、人力资源和计

算精度的平衡。目前模型可采用如下尺寸规格（该尺寸要求只是对模型的整体要求，具体到要保留的模型细节，应根据实际情况作出网格大小的判断）：

白车身网格尺寸 10×10 mm；(专用于NVH分析的模型可为20×20mm)

四门两盖网格尺寸 10×10 mm （较大平面区域网格尺寸可以放大）。

1.3单元质量标准

CAE分析模型网格需满足的质量标准如下：

1.翘曲度（Warpage）: ≤15

2.长宽比（Aspect Ratio）: ≤5

3.倾斜角度（Skew Angle）: ≤40°

4.四边形内角（Angle Quad）: 45°～135°

5.三角形内角（Angle Tria）: 25°～120°

6.雅克比（Jacobian）: ≥0.6

1.4文件命名

由于有限元软件运行时常不稳定，及软件操作只能撤销一步，致使误操作后无法返回，因此建模过程必须经常保存，且建议分阶段另存为不同文件，以此减少意外时的损失。

例：模型分阶段保存为 **1.hm 、 **2.hm 、 **3.hm等。

1.5 Hypermesh界面简介

1.5.1窗口界面

主要包括以下几个窗口界面：下拉菜单、图形区、工具栏、标题栏、页面菜单、面板菜单、标签域。如图1-4：

图1-4

1) 图形区：显示几何、有限元模型、XY曲线图和结果图等。

2)下拉菜单：在题头栏下方，通过这些菜单选项进入Hypermesh不同的功能模块。

3)工具栏：为常用功能提供快捷键，如图1-5、1-6所示。

图1-5

图1-6

1）标题栏：标题栏位于窗口界面下边缘，左边显示用户当前面板位置，右边显示当前模块（Include model）、当前组件集、当前载荷集。

2）页面菜单：主菜单，包括多个子菜单（建模过程大致可看做是在此菜单里从上设置到下）。如：

GEOM：包含与创建和编辑几何有关的功能

1D：包含一维单元的创建和编辑工具

2D：包含二维单元的创建和编辑工具

3D：包含三维单元的创建和编辑工具

ANALYSIS：包含分析问题以及边界条件定义的功能

TOOL：包含模型编辑多种工具、模型质量检查以及模型信息功能

POST：后处理和绘制XY曲线图的功能

3）面板菜单：显示每一页面上可用的功能，可通过点击与功能相应的按钮来实现这些功能。

4）模型浏览器：可以宏观的操作模型，如打开关闭组件，重命名等。如下图1-7：

5）宏菜单：列出一些很有用的工具，包含多个特征页面。

图1-7

1.5.2 面板按钮简介

如图1-8，以投影工具的面板菜单做介绍。

图1-8

选择类型栏，选择操作类型：选择投影到平面、向量、表面或线。

点击

，可以改变后面黄色按钮选择对象的类型。点击

后，可以看到选择对象类型可以是节点、单元、线、硬点。

点击

，则是选择对目标操作方式的菜单，例如，通过ID号选择对象，复制对象等。

点击后面的

，清空之前选择

里的所有对象。

中

，每一个按钮对应选择一个节点。两点成线，三点成面，由此即可确定面的走向或面的法线方向。确定方向

选择节点，用来确定已选方向存在的位置。确定位置

面板最右侧第一个一般是“执行”按钮，reject为撤销按钮，return为返回按钮。由以上操作，即可完成对模型的一项操作。

1.5.3 当前组和原始祖

当前组是现操作生成的所有数模存放的组，在模型浏览器内当前组名以加粗标识（在组名上鼠标单击右键，选择Make Current即可设置为当前组）；

原始组为被操作单元所在的组。当前组和原始组可不为同一个组。

1.6鼠标的使用

鼠标左键执行选择操作

鼠标中键确认（操作面板下的默认操作按钮的确认）

鼠标右键在图形区中执行反向选择操作或取消前一步图形操作

Ctrl键+鼠标左键（按住不放）动态地旋转模型

Ctrl键+鼠标左键（左键单击选择节点或硬点）以所选点作为新的旋转中心

Ctrl键+鼠标中键（上下滚动）对鼠标指针所在区域进行放大或缩小

Ctrl键+鼠标右键（按住不放）以鼠标指针位置为抓取点平移模型

Shift键+鼠标左键（按住不放）框选选取对象

Shift键+鼠标右键（按住不放）框选撤销对象

Shift键+鼠标左/右键（单击）选择框选形式

1.7单位制

大部分的CAE软件是无单位制的，因此在分析中必须由用户来保持单位一致。Abaqus和Nastran运算均推荐采用abaqus单位制，即表1-1推荐单位制标准一。建议在输入文件中对所使用的单位系列加以注释，单位制对应关系见表1-1。

表1-1

国际标准单位制（SI Units）

推荐单位制

标准一

推荐单位制

标准二

国内常用单位制（mN）

时间（Time）

Sec

长度（Length）

1,000

质量（Mass）

1e-3

密度（Density）

Kg/m³

T/mm³

1e-12

Kg/mm³

1e-9

Kg/mm³

1e-9

力（Force）

1,000

压强（Pressure）

Pa(N/m²)

MPa

1e-6

KPa

1e-3

KPa

1e-3

1.8材料属性

NVH分析模态刚度与材料的弹性模量、材料厚度、质量有关，胶根据连接的部位不同赋不同的材料属性，前后风挡玻璃与开启件、顶棚的玻璃材料不一样，需特别注意。各向同性的线性材料属性是在卡片“MAT1”中指定的。可参考数据表格“主要汽车材料”。推荐使用试验中获得的材料属性数据见表1-2。

表1-2

材料属性	弹性模量(MPa)	密度（tons/mm3）	泊松比
钢	2.10×10⁵	7.85×10^-9	0.30
结构胶	2000	1.07×10^-9	0.41
玻璃胶	3.6	1.0×10^-9	0.49
隔振胶	0.5	1.0×10^-9	0.49
前风挡玻璃	6.90×10⁴	2.5×10^-9	0.25
后风挡玻璃	6.13×10⁴	2.5×10^-9	0.25

1.9物理特性

大部分单元的属性在“定义”卡片和“属性”卡片中定义。“定义”卡片用来指明单元之间的节点连接；“属性”卡片用来指明单元的固有属性，例如，厚度。

每个单元都需要一个定义卡片。只要属性相同，类型相同的单元可以共用一个属性卡片。但是在整车分析中，每个部件一般都具有独立的单元属性，因此，建议使用与部件名称相同的单元属性定义名称。

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来源：CAE之家

HyperMesh Nastran Abaqus 疲劳汽车新能源材料 NVH 试验

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首次发布时间：2025-12-05

最近编辑：10月前

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硕士 | CAE仿真负责人个人著作《汽车NVH一本通》

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