MSC线性非线性一体化技术整车到零部件研发
MSC系列软件介绍
1.2 CAE 软件的分类和应用状况
CAE 软件通常可分为通用软件和行业专用软件。通用软件可对多种类型的工程和产 品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化，一实现产品技术创新的软件， 它以覆盖的应用范围广而著称。通用软件可以说是琳琅满目，目前在国际上被市场认可 的通用软件主要包括：MSC 公司的 MSC.Nastran、MSC.Marc、MSC.Dytran，ANSYS 公 司 的 ANSYS ， HKS 公 司 的 ABAQUS ， LSTC 公 司 的 LS-Dyna ， NEI 公 司 的 NE/NASTRAN，ADINA 公司的 ADINA，比利时 Samtech 公司的 Samcef，EDS 公司的 I-DEAS，SRAC 公司的 COSMOS，ALGOR 公司的 ALGOR 等。这些软件都有着各自的 特点，在行业内，一般将其非为线性分析软件、一般非线性分析软件和显式高度非线性 分析软件，例如 Nastran、ANSYS、Scamcef、I-DEAS 都在线性分析方面具有自己的优 势，而 Marc、ABAQUS/Standard、Samcef/Mecano 和 ADINA 则在隐式非线性(Implicit Nonlinear)分析方面各具特点，其中 Marc 被认为是最优秀的隐式非线性求解软件。 MSC.Dytran、LS-Dyna、ABAQUS/Explicit、Pam-Crash 和 Radioss 是显式算法非线性 (explicit nonlinear)分析软件的代表。LS-Dyna 在结构分析方面见长，是汽车碰撞仿真 (crash)和安全性分析(safety)的首选工具，而 MAC.Dytran 则在流-固耦合分析方面见长， 在汽车缓冲气囊和国防领域应用广泛。
汽车设计开发CAE应用三步曲
汽车设计开发ＣＡＥ应用三步曲在汽车开发过程中全蘧引入ＣＡＥ技术，实现全过程．整车级虚拟样机仿真，减少原型车试验次数，降低生产成本。
缩短耨车研发周期。
是提舟企业技术能力和竞争力的有力保证，吉利汽车研究院有限公司徐志刚吴锦在鋈盏芸鬻’嬲警星成的线性和非线性结构、振动、屈曲、疲劳寿命、动力响应分析和优化设计；水箱、风扇等热交换性能分析；进排气系统、车身空气动力学性能分析；冲压、锻造、铸造等工艺过程仿真和工艺设备设计。
ｃＡＥ能够在汽车设计阶段成熟地解决新车开发中的疲劳、寿命、振动、噪声等强度和刚度问题，使得设计质量大幅度提高。
其广泛应用可以建立真正的产品开发能力，打造汽车车身造型、设计、制造－体化的技术平台。
概念设计阶段的ＣＡＥ应用概念设计是汽车设计中最重要的阶段，许多整车参数都在此阶段确定。
这些参数决定了整车结构尺寸的详细设计。
由于整个系统的复杂性，单单依靠设计者的经验无法准确地给出这些数据。
基于ＣＡＥ技术及大量经验和试验数据的整车数字化仿真体系，可以模拟整车在不同路况下的实际响应，为各零部件的精确ＣＡＥ分析提供载荷条件，从而进行复杂的非线性动力学分析、关键部件疲劳寿命分析、整车舒适性、噪声和振动分析。
图１为概念车身的气动外形分析，图２为概念设计流程。
概念设计阶段确定整个汽车产品的目标定位，确定整车、各大总成（例如车身、发动机、底盘、控制系统等）的性能参数，制定各大总成设计任务书，规定设计控制数据，完成可行性研究报告。
仅依靠经验和样车试验，无法形成完整科学的设计控制指标。
使用ＣＡＥ分析驱动车身结构设计的方法，在详细ＣＡＤ设计过程之前介入对各种方案的粗略分析，定量地分配强度、刚度、质量等设计控制指标，并设置碰撞安全性目标和ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ和７６２００７雄ＩＢ嚣嚣裂器。
一。
蔷ｉ西。
ｉ溉；Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ，即噪声、振动、声振粗糙度，由于三者在机械振动中是同时出现且密不可分，因此常把它们放在一起进行研究）性能目标，明确车辆动态性能的目标。
高级非线性有限元软件MSC
高级非线性有限元软件MSC.MARC介绍MSC.MARC介绍MSC.MARC是功能齐全的高级非线性有限元软件，具有极强的结构分析能力。
可以处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。
为满足工业界和学术界的各种需求，提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运行的系列产品。
MSC.Marc包括如下模块：MSC.Marc/MENTAT MSC.Marc是高级非线性有限元分析模块，MENTAT是MARC的前后处理图形对话界面。
两者严密整合的MSC.Marc/MENTAT成为解决复杂工程问题，完成学术研究的高级通用有限元软件。
MENTAT 是新一代非线性有限元分析的前后处理图形交互界面，与MARC求解器无缝连接。
它具有以ACIS 为内核的一流实体造型功能；全自动二维三角形和四边形、三维四面体和六面体网格自动划分建模能力；直观灵活的多种材料模型定义和边界条件的定义功能；分析过程控制定义和递交分析、自动检查分析模型完整性的功能；实时监控分析功能；方便的可视化处理计算结果能力；先进的光照、渲染、动画和电影制作等图形功能。
并可直接访问常用的CAD/CAE系统，如：ACIS、AutoCAD、IGES、MSC.NASTR AN、MSC.PATR AN、Unigraphic、Catia、Solid work、Solid Edge、IDEAS、VDAFS、Pro/ENGTNEER、ABAQUS、ANSYS、PSTEP等等。
MSC.MarcMSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软件的求解器，体现了30年来有限元分析的理论方法和软件实践的完美结合。
它具有极强的结构分析能力。
可以处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。
非线性有限元软件MSC_Marc及其在轴承分析中的应用
非线性有限元软件M SC.M arc 及其在轴承分析中的应用X张业1,2,任成祖1,2,刘远新1,2(1.天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津 300072;2.天津大学东超纳米复合结构陶瓷联合实验室,天津 300072)摘要:介绍了M arc 软件的特点、非线性分析功能及其在接触问题上的应用,并将其应用于圆柱滚子轴承的接触分析。
关键词:M SC.M ar c 软件;接触分析;轴承中图分类号:T P317 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2004)10-0051-031 M ARC 软件简介MA RC Analysis R esearch Cor poration(简称M ARC)始创于1967年,是全球第一家非线性有限元软件公司。
经过三十余年的不懈努力,M ARC 软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用,建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。
MA RC 公司的主要产品之一是通用的有限元分析软件M A RC /M ENT A 。
包括求解器M ARC 和前后处理界面M EN T AT 。
图1所示为M ENT AT 与M ARC 程序之间的相互关系。
图1 MENTAT 与MARC 及其输入输出文件求解器M ARC 是软件的核心,软件强大的非线性有限元分析功能就是由求解器完成的。
M ARC 拥有许多对用户开放的子程序,即用户子程序,用户可以根据各自需要编制用户子程序,实现对输入数据的修改、材料本构关系的定义、载荷条件、边界条件、约束条件的变更,甚至扩展M ARC 程序的功能。
M EN T AT 是M A RC 公司有限元分析软件的图形界面,主要由4部分组成:(1)生成有限元网格;(2)交互式输入边界条件、材料参数、几何参数、初始条件、接触条件、定义载荷工况等;(3)进行有限元数值分析和计算;(4)显示计算结果,进行后处理。
由于其易于操作、方便灵活、直观快捷,使用户有更多的时间去关注问题的本质,而不会陷入繁琐的数据准备之中。
Marc
Marc全球非线性有限元软件行业的领导者MSC.Marc 是MSC.Software 公司于1999年收购的Marc 公司的产品。
Marc 公司始创于1967年，是全球首家非线性有限元软件公司。
经过四十余年的不懈努力，Marc 软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用，建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。
随着Marc 软件功能的不断扩展，软件的应用领域也从开发初期的核电行业迅速扩展到航空、航天、汽车、造船、铁道、石油化工、能源、电子元件、机械制造、材料工程、土木建筑、医疗器材、冶金工艺和家用电器等，成为许多知名公司和研究机构研发新产品和新技术的必备工具。
Marc 软件通过了ISO9001质量认证。
在中国，Marc 通过了全国压力容器标准化技术委员会的严格考核和认证，成为与压力容器分析设计标准GB4732－95相适应的有限元分析软件。
一．产品特色♦ 多种物理场的分析能力。
♦ 复合场的耦合分析能力。
♦ 强大的非线性分析能力。
♦ 最先进的接触分析功能。
♦ 并行计算功能。
♦ 丰富的单元库。
♦ 开放的用户环境。
♦ 强大的网格自适应功能。
♦ 全自动三维网格重划分。
二．方便高效的用户界面MSC.Mentat 作为MSC.Marc 程序的专用前后处理器， 完全支持MSC.Marc 所有功能。
另外MSC.Patran 已经实现了对MSC.Marc结构分析、热分析和热－结构耦合分析的完全支持，也支持磁场、电场、压电场分析，下面主要介绍MSC.Mentat 的功能。
1．几何建模MSC.Mentat 可通过自顶向下和自底向上的方式生成几何模型，支持对几何元素点、线、面、体的各种，例如增加、删除、编辑和显示等。
2．网格划分MSC.Mentat 提供功能齐全、性能卓越的的自动网格生成技术，可以将几何点、线、面元素直接转化成有限单元的节点、线单元和面单元。
可以自动对几何形状划分面网格或体网格。
具有专门的六面体网格生成器以及Rebar 单元生成器。
CarSim-介绍
控制策略的开发与 软件在环
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
2021/7/1
23
部件组装与样车路面试验
整车及系统的设计目标
量产
部件组装与样车
子系统与零部件的
路面试验
在进行实车设路计面指标试验时，可以利用CarSim进行同步
仿真测试。当实车路面试验出现异常情况时可以利用
CarSim的仿真快速地发现原因并提出解决方案。
2021/7/1
8
CarSim 的结构
Graphical database
▪图形用户界面用于定义车辆的特 性参数及仿真工况
▪数学模型用来仿真求解
▪用仿真器进行三维动画播放，用 绘图软件绘制结果曲线
2021/7/1
9
CarSim 的数学模型
惯量测试
轮胎测试
▪建立在UMTRI三十多年的研究基础之上
建模, 算法, &
零部件样件试制与台 架实验及硬件在环
确定总体设计方案
2021/7/1
22
零部件样件试制与台架实验及硬件在环
整车及系统的设计目标
量产
利用CarSim RT可以很方便部路地件面组试将装验与各样零车部件样机与 CarSim的汽子系车统模与零型部件进的行硬件在环实时仿真测试， 以检验各主设要计指零标部件与整车的匹配情况，并提出
2021/7/1
3
MSC 公司产品
CarSim
— 针对四轮汽车、轻卡、赛车
BikeSim
— 针对摩托车
TruckSim
— 针对多轴、双轮胎的卡车
SuspensionSim
— 针对悬架
2021/7/1
MSC.Nastran简介
MD Nastran全球功能最强、应用最广的多学科仿真平台在今天多样化激烈竞争的市场环境中，企业需要在最短的时间内设计和验证产品性能，将最好的产品以最快的速度投放市场。
企业设计研发部门所使用的传统的工程分析方法是利用点分析工具，近似地模拟产品在现实环境中的行为，但是通常情况下，产品的性能总是受到多种物理环境的同时影响，用户使用单一分析工具往往不能准确充分地模拟产品的真实性能。
为了解决这个问题，进一步提升产品的竞争力，从而使企业更好的适应市场需求，MSC 推出了多学科（MD ）分析技术，大大减少仿真分析与实际工作环境之间的差距，确保准确模拟真实的世界，MD 技术是MSC.Software 公司企业级解决方案的核心和基础，MSC.Software 的企业仿真方案使用详细的数字产品模型模拟并验证产品各个方面的性能、制定和跟踪严格的设计目标、沟通协调产品开发，从而使产品创新和质量提高到一个最具竞争力的新水平。
一. 什么是MD NastranNastran 是美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration ，简称NASA ，又称美国宇航局）为适应各种工程分析问题而开发的多用途有限元分析程序。
这个系统称为NASA Structural Analysis System ，命名为Nastran 。
20世纪60年代初，美国宇航局为登月需要，决定使用有限元法开发大型结构分析系统，并能在当时所有大型计算机上运行。
MacNeal-Scherndler Corporation （即MSC公司）是开发小组主要成员。
Nastran 程序最早在1969年通过COSMIC （Computer Software Management and Information Center ）对外发行，一般称为COSMIC.Nastran 。
之后又有各种版本的Nastran 程序发行，其中以MSC 公司所开发的MSC.Nastran 程序用户最为广泛。
LMS Virtual介绍
LMS b Structures结构分析的CAE前处理/后处理从汽车零部件到整车装配LMS b Structures结构分析的CAE前处理/后处理从汽车零部件到整车装配LMS b Structures与达索公司（Dassault Systèmes）的CATIA V5以及开放的SIMULIA平台无缝集成，扩展完善CATIA V5的CAE功能，为整车建模和有限元前处理/后处理提供完整的独立的集成环境。
这些功能可以让设计和工程团队在同一环境中对部件和总成的结构特性和性能进行分析，同时还能与初始的CAD模型保持紧密的联系。
采用LMS b Structures工具包可以缩短时间消耗，避免容易出错的文件格式转换以及数据之间的变换，从而提高了工程效率，改进了分析结果的质量和一致性，并能够加速重复性工程的进程。
同一环境中的完整流程CATIA V5提供了完善的解决方案，可以用于基于ELFINI求解器的有限元分析，以及更先进的解决方案，包括可以进行基本的实体和表面零件的网格创建，可以进行复杂的实体和表面网格创建。
LMS b Structures 是独立的解决方案，扩展并完善了CATIA V5的CAE功能，包括广泛的前处理/后处理功能，车辆装配建模功能，并为工业标准求解器(如MSC.Nastran、NX Natran、Ansys、Abaqus)提供了集成的驱动软件。
LMS b Strutures集成了不同的流程步骤和仿真工具，而这些仿真工具常常只能独立运行，得出互不关联的结果。
LMS b Structures的集成极大地减少了模型创建和网格划分的重复性工作，缩短了文件转换，数据变换的时间，并将专门的应用程序格式的数据结果可视化。
适应基于几何结构或网格分析的灵活性集成的LMS b解决方案非常灵活，可以进行基于几何结构的分析，或者基于网格的分析。
基于几何结构的分析方法能够让用户在初始CAD几何结构的基础上进行不同方案的设计，并在整个仿真流程中保持一致性。
CFD软件比较
软件名称
简介
功能和应用领域
供应商信息
支持并行 情ent 的软件设计基于 CFD 软件群的思想， 从用户需求角度出发， 针 对各种复杂流动的物理现象， FLUENT 软件采用不同的离散格式和数 值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到 最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。主要的 软件模块有：Icepak 专用的热控分析 CFD 软件；Airpak 专用的供暖 通风和空气调节软件； Mixsim 是面向搅拌装置设计的专业流体分析 软件；Blade Modeler 是涡轮机械叶片设计软件；CoolSim 是虚拟数据 中心制冷审核服务软件。 ABAQUS 等是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题 的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。 ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的 材料库，可以模拟典型工程材料的性能。作为通用的模拟工具， ABAQUS 除了能解决大量结构问题，还可以模拟其他工程领域的许 多 问 题 。 ABAQUS 有 两 个 主 求 解器 模 块 - ABAQUS/Standard 和 ABAQUS/Explicit。 ABAQUS 还包含一个全面支持求解器的图形界面， 即人机交互前后处理模块- ABAQUS/CAE。 ABAQUS 对某些特殊问题 还提供了专用模块加以解决。 ABAQUS/Standard 是各种线性和非线性 工程模拟能够有效、精确、可靠地实现。 ABAQUS/Explicit（显示积 分）为模拟广泛的动力学问题和准静态问题提供精确、强大和高效的 有限元求解技术。ABAQUS/CAE 能够快速有效的创建、编辑、监控、 诊断和后处理先进的 ABAQUS 分析，将建模、分析、工作管理以及 结果显示于一个一致的、使用方便的环境中。 航空航天、燃料电池、生物医 药、钢铁冶金、船舶、电子电 气、 汽车、 机械、 化工、 电力、 环境、 石油、 建筑、 空调玻璃、 搅拌 支持并行
车辆工程专业的研究领域与前沿技术
车辆工程专业的研究领域与前沿技术车辆工程是一门研究汽车相关技术及其应用的工程学科，涵盖了广泛的研究领域和前沿技术。
在这个快速发展的行业中，不断涌现出新的挑战和机遇。
本文将探讨车辆工程专业的研究领域，并介绍一些当前的前沿技术。
1. 整车工程：整车工程是车辆工程的核心领域，涵盖了汽车设计、车辆动力学、底盘控制、车身结构等方面的研究。
研究者致力于开发更加安全、高效、环保的汽车，通过优化车辆的各个部件和系统，提高整车性能。
2. 动力系统：动力系统是车辆工程研究的关键领域之一，包括内燃机、电动机和传动系统等。
随着环保意识的提高，电动车辆的发展备受关注。
研究人员致力于提高动力系统的效率，降低能源消耗和排放。
3. 智能交通系统：随着信息技术的快速发展，智能交通系统的研究成为车辆工程的热点领域。
该系统利用通信、导航和感知技术，实现了车辆、道路和交通管理系统之间的互联互通。
智能交通系统可以提高道路交通的效率、安全性和环保性。
4. 自动驾驶技术：自动驾驶技术是近年来最引人瞩目的车辆工程前沿技术之一。
通过使用感知、决策和控制系统，车辆可以在无人驾驶模式下进行行驶。
自动驾驶技术有望提高道路安全性、减少交通拥堵，并为用户提供更加便利的出行方式。
5. 车联网技术：车联网技术是将车辆与互联网连接起来的一种技术。
通过无线通信和传感器技术，车辆可以实现与其他车辆、道路设施和智能交通管理系统的实时互动。
车联网技术可以提供诸如导航、娱乐、车辆诊断和远程控制等功能。
6. 车辆电子技术：随着车辆电子技术的发展，汽车内部电子设备的数量和复杂性不断增加。
这些电子设备包括车载娱乐系统、驾驶辅助系统、安全气囊系统等。
车辆电子技术的研究旨在改善车辆的性能、安全性和舒适性。
7. 车身轻量化技术：车辆的轻量化设计是解决能源消耗和环境污染问题的重要途径之一。
轻量化技术利用新的材料和结构设计，减少车辆的重量，提高燃油效率和舒适性。
这包括使用高强度钢材、铝合金、碳纤维复合材料等。
MSCNastran在汽车NVHCAE分析用应用
载荷：
载荷：
F1=F2=1000N，垂直加载作用在如图所示点。F1=1000N,F2=-1000N, 垂直加载作用在2#mount点。
测量点： 加载点
测量点： 2#mount
接头刚度分析
整车NVHCAE分析
XYZ
XYZ
边界条件：
F
沿X、Y、Z分别 加载500N
接头处往外延伸250mm截取，得到计算模型。
轮胎 副车架
包含（ √ ） √ √ √ √ √ √ √
整车NVHCAE建模
动力系统：采用带有质量和转动惯量属性的 刚体模型。
转向系统
整车NVHCAE分析
白车身模态分析 白车身弯、扭刚度分析 接头刚度分析 转向系统、座椅、声腔及其他各子系统模态分析 TrimmedBody模态分析 TrimmedBody PointMobility分析 TrimmedBody FRF分析 TrimmedBody NTF分析 （声灵敏度分析） 整车模态分析 整车怠速振动、噪声分析 传动轴不平衡分析 轮胎不平衡分析 路面噪声分析 冲击条响应分析 动力总成悬置设计优化
某款车模型 某声腔模型
整车NVHCAE建模
整车模型 白车身 开闭件 玻璃 声腔 座椅 底盘 Trim
包含（ √ ） √ √ √ √ √ √ √
整车NVHCAE建模
底盘模型
轮胎：线性轮胎只能用于50Hz以内模态分析； 模态轮胎可用于50-150Hz以内模态分析。
底盘模型 动力系统 排气系统 转向系统 传动系统 前后悬架
F2 XYZ XZ
Z Z
F1 Z
XYZ XZ
F2
某SUV白车身弯曲刚度边界条件 弯曲刚度约束条件： 2#mount点约束Z向移动自由度。 4#mount点左侧约束XZ向移动自由度， 右侧约束XYZ向移动自由度
汽车及零部件行业解决方案
汽车及零部件行业解决方案引言概述:汽车及零部件行业是一个重要的经济领域，随着全球汽车市场的快速发展，该行业也面临着许多挑战和机遇。
为了应对这些挑战，汽车及零部件行业需要不断创新和改进。
本文将介绍一些解决方案，匡助汽车及零部件行业应对当前的问题。
一、提高生产效率1.1 自动化生产线：引入自动化技术和机器人来替代传统的人工生产方式，可以大幅提高生产效率。
自动化生产线可以实现高效的组装和生产过程，并减少人为因素对生产线的影响。
1.2 数据分析和优化：通过采集和分析生产数据，企业可以识别瓶颈和优化生产流程。
数据分析可以匡助企业了解生产效率、质量问题和资源利用情况，从而提供改进方案。
1.3 供应链管理：建立高效的供应链管理系统，可以减少库存和物流成本。
通过优化供应链，企业可以更好地控制原材料和零部件的采购和交付，从而提高生产效率和降低成本。
二、提升产品质量2.1 质量管理系统：建立完善的质量管理系统，包括质量控制和质量保证。
通过严格的质量控制和检测，可以确保产品符合标准和客户要求。
2.2 创新设计和工艺：通过创新的产品设计和工艺，可以提高产品质量和性能。
采用先进的设计软件和工艺技术，可以减少生产中的缺陷和问题。
2.3 售后服务：提供优质的售后服务，包括维修、保养和技术支持。
及时解决客户的问题和反馈，可以提升产品质量和客户满意度。
三、推动可持续发展3.1 绿色生产和环境保护：推动绿色生产和环境保护是汽车及零部件行业可持续发展的重要方向。
通过采用环保材料和工艺，减少废弃物和污染物的排放，可以降低对环境的影响。
3.2 节能和减排：通过提高汽车燃油效率和减少尾气排放，可以降低能源消耗和环境污染。
推广新能源汽车和节能技术，是实现可持续发展的重要途径。
3.3 循环经济：建立循环经济模式，实现资源的有效利用和再利用。
通过回收和再生利用废旧零部件和材料，可以减少资源浪费和环境污染。
四、加强研发创新4.1 技术创新：加大研发投入，推动技术创新和突破。
MSC成功举办50周年庆典暨中国区用户大会
MSC成功举办50周年庆典暨中国区用户大会源于：cae学术网MSC50周年庆典暨中国区用户大会于2013年6月6日-7日在北京京都信苑饭店隆重举办。
这是MSC公司全球各国用户大会中重要的一站。
此次大会得到了业内众多专家、工程师、合作伙伴，媒体的关注。
此次大会为时两天，六十个主题演讲，客户演讲达半数以上，大会同时采用了网上直播的形式，总计到会人数逾1000人/次。
与会观众共同回顾与见证了MSC成立五十年以及进入中国二十年来的伟大成就。
同时，MSC还向现场观众展示了新一代革新性的仿真产品，得到了与会观众的热烈响应。
6月6日大会当天整个大会场座无虚席，MSC大中华区总经理刘宏宇先生及新闻集团、全球资深副总裁兼中国投资与战略发展首席执行官高群耀先生和中国工程院院士郭孔辉共同开始的精彩开场赢得了全场喝彩！MSC 全球CEO Dominic先生为大会做了关于MSC 50周年主题演讲。
同时，来自中航工业综合技术研究所宁振波先生及Dell/Nvidia公司，HP公司和中国船级社等行业专家为大家带来精彩演讲。
6月7日航空航天及国防专场航空航天及国防专场不仅有MSC行业技术经理及高级工程师为与会观众带来了MSC软件在航空航天及国防军工行业的应用，同时，来自于陕西动力机械研究所，中航工业第一飞机设计研究院，沈阳飞机设计研究所，沈阳飞机设计研究所，上海800所，沪东中华造船集团，内蒙动力机械研究所的行业专家也为大家带来了精彩的演讲。
6月7日汽车专场整个会场当天爆满，MSC汽车行业的技术经理做了整车，零部件，轮胎以及如何帮助企业提升CAE能力的技术演讲，同时，来自长安汽车，一汽研发中心，上汽技术中心，江铃汽车以及上海申雅密封件有限公司的业内专家也为大家带来了精彩的报告。
6月7日通用机械及军工专场通用机械及军工专场主要介绍MSC能源，电子行业的解决方案及传动系统的应用。
同时，来自三一研究总院，北方车辆研究所，西安热工院，中国北车天津机辆轨道交通装备公司，上海特检院，青岛四方车辆研究所，株洲时代新材料公司，TCL公司的技术专家也为大家分享了应用案例。
有限元分析软件对比情况
有限元软件调查常见软件有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。
目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。
软件对比ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。
ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。
MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。
ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。
结构分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流体分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC1．在世界范围内的知名度两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。
ANSYS软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。
ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。
由于ANSYS产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。
但随着ABAQUS北京办事处的成立，ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。
汽车产品研发
分类号学号M201070250学校代码10487密级硕士学位论文面向汽车产品研发的项目管理系统的研究与实现学位申请人：金小敏学科专业：机械设计及理论指导教师：刘清华副教授答辩日期：2013年1月16日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of EngineeringResearch and implementation of a projectmanagement system for automotive R&DCandidate:Jin Xiao-minMajor:Mechanical Design&TheorySupervisor:Asso.Prof.Liu Qing-huaHuazhong University of Science and TechnologyWuhan,Hubei 430074,P.R.ChinaJan,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文I摘要随着全球化竞争的日益加剧，质量已经成为汽车制造企业参与市场竞争的关键。
MSC Nastran在船舶CAE中的成功应用
MSC Nastran在船舶CAE中的成功应用船舶CAE在经过了多年使用经验的积累和方法的研究之后，目前无论是造船厂还是研究院所或是高校，无论是船舶的总体设计部门，还是船用设备或是零部件设计人员，都急需统一CAE平台，MSC Nastran正是应我们的船舶用户有这样的迫切需求，真正实现了多学科联合仿真。
以往的船舶CAE仿真，涉及的单点问题主要有以下方面:结构静强度，刚度，振动，优化以及在复合材料领域的研究和应用，这些问题在传统的Nastran中就可以实现，并且计算精度高，而最新的MSC Nastran包含了原有的Nastran 的所有功能，而且还进一步拓展了计算规模和计算效率，在功能上比原来传统的Nastran 有更多，更新的内容，比如模型的装配定义，复合材料的研究方面。
结构非线性分析，失稳和失效分析，多物理场耦合，诸如修船和改装船时考虑的残余应力，材料损伤引起的裂纹等，这些问题用MSC Nastran中的Sol400和Sol600就可以实现仿真。
Sol400增强了Nastran原有非线性求解的功能，可以进行非线性接触模型的定义，具有非线性单元及材料。
Sol600则集成了Marc高度非线性，多物理场，加工成型，高级热分析的功能。
这两大求解序列对于有效计算船舶的非线性问题，尤其是非线性屈曲，还有船用发动机的热机耦合和高度非线性问题提供了专业的CAE工具。
船舶的碰撞，搁浅，晃荡，水下爆炸等显式非线性问题完全可以使用MSC Nastran的Sol700来进行求解，Sol700就是Dytran和LS-Dyna，而这个两个软件一直以来在非线性瞬态动力学领域都是最主流的产品，尤其在以往的船舶CAE分析中也有非常成功的案例，比如船船碰撞，船桥碰撞的分析，晃荡分析等，而现在完全集成于MSC Nastran的平台下，不需要重复建立模型，而且对欧拉域的求解同时支持并行求解，大大提高了仿真效率。
舰艇和豪华游船的减振降噪问题，这在以往的单点式CAE分析流程中处理非常复杂，很多声学软件都需要CAE分析者在结构振动计算完成后进行大量的数据处理，才能进行后续的噪声分析。
MSC的几款软件介绍 zz
MSC.PATRAN
说明: 集几何访问、有限元建模、分析求解及数据可视化于一体的新一代框架式软件系统，通过其全新的"并行工程概念"和无可比拟的工程应用模块，将世界所有著名的CAD/CAE/CAM/CAT(测试)软件系统及用户自编程序自然地融为一体。MSC.PATRAN独有的SGM(单一几何模型)技术可直接在几何模型一级访问各类CAD软件数据库系统，包括UG、Pro/ENGINEER、CATIA、CADDS5、Euclid、SolidEdge、Solidworks、AutoDesk MDT 及I-DEAS等任意CAD/CAM软件数据库。
MSC.SuperForge
说明: MSC.SuperForge是一个全新的工业锻造过程仿真软件包，由功能极强的有限体积求解器和WINDOWS NT风格的易用图形界面无缝集成。利用MSC.SuperForge的锻造仿真技术，能够大幅度减少反复试验，缩短锻造工艺开发周期，加快产品投放市场时间，增加获利。MSC.SuperForge已被成功用于全球各大著名锻造公司和零部件供应商的锻造产品开发。
MSC的几款软件介绍(短小精悍)
MSC.SuperModel
说明: MSC.SuperModel 支持包含多个部件在内的大型结构设计过程，例如飞机、直升机、卫星、喷气发动机和空间飞行器的设计。这类大型装配结构的工程设计通常需要若干分别负责单个部件设计的项目工程师或项目团队，在部件级上合作完成。
MSC.FlightLoads & Dynamics
说明: 飞行载荷及动力仿真系统。MSC.Flightloads飞行载荷及动力仿真系统可直接满足设计人员的需求,并获得详细结构设计和分析所需的精确外载荷数据。
MSC.AKUSMOD
MSC.Nastran在汽车NVHCAE分析用的应用
Shanghai Cotech Automotive Engineering Co., Ltd
MD.Nastran 在汽车NVH CAE分析中的应用
嘉和国际大厦2109-2110室 嘉和国际大厦2109-2110室 2109 上海市虹口区花园路66 66弄 邮编: 上海市虹口区花园路66弄1号 邮编: 200083 电话: 86）21传真: 21电话:（86）21-60942088 传真:（86) 21-60942097
方向盘9点方向Y向速度响应曲线
座椅Z方向速度响应曲线
整车NVHCAE分析 整车NVHCAE分析 NVHCAE
NTF分析 TrimmedBody NTF分析 边界条件： 边界条件： 1. 载荷：同TrimmedBody Point Mobility分析中 2. 无约束条件。 3. 输出：驾驶员右耳声压。 车身左侧1#悬置点Z 车身左侧1#悬置点Z向对驾驶员右耳噪声传递函数 1#悬置点
PointMobility分析 TrimmedBody PointMobility分析
某车型发动机右悬置X方向PointMobility分析结果，其中蓝色为标杆车，红 色为正向设计车。在108Hz位置，正向设计车明显比标杆车差。
整车NVHCAE分析 整车NVHCAE分析 NVHCAE
FRF分析 TrimmedBody FRF分析 边界条件： 边界条件： 1. 载荷：同TrimmedBody Point Mobility分析中 2. 无约束条件。 3. 输出：驾驶员座椅左前滑轨安装点和方向盘12点钟位置速度响应。 车身左侧1#悬置点Z 车身左侧1#悬置点Z向对方向盘和座椅的频率响应函数 1#悬置点
FRF（频率响应函数）
–FRF是基于单位载荷输入下 的结构的频域响应 –FRF可以表现构造动态特性
marc非线性分析介绍
PAT328, Section 3, March 2001
非线性 虎克定律和平衡
线性假设
[K]与{P}或{u}无关 [K] = K(E,ν) {P} = [K] {u}
非线性假设
[K]与{P}和{u}有关 [K] = K(E,ν P,u) {P} = [K(E,ν P,u)] {u}
PAT328, Section 3, March 2001
PAT328, Section 3, March 2001
几何非线性: 应力测量
各应力间的转换:
σC = Cauchy (true) stress = σE (1 + εE)2ν τ = 2nd Piola-Kirchhoff stress = σE/(1 + εE)
根据采用总体或是更新的Lagrangian分析确定 MSC.Marc要使用的应变定义 MSC.Marc分析中可以采用2PK或Cauchy应力，还可 以进行相应的转换
PAT328, Section 3, March 2001
几何非线性: 客观性
工程应变定义： εx = du/dx 小应变. 不是客观的应变测量－在刚体运动下 也有应变
PAT328, Section 3, March 2001
几何非线性: 客观性
考虑小的刚体转动：
u2 ≈ 0, v2 ≈ ϕL
对很小的角度 ϕ (tan(ϕ) ≈ ϕ)
压力方向保持与变形形状法向一致 由于荷载方向发生改变，它将引起反力和力 矩的改变 MSC.Marc数据文件命令中使用“FOLLOW FOR”考虑其方向和面积的变化。
PAT328, Section 3, March 2001
应力硬化案例: 喷气发动机上的叶片
成立50周年新起点,MSC力推“系统-部件-材料”仿真新战略
本次技 术巡展 中， ＭＳ Ｃ高层及其 资深 工程 师与用 户分 享公 司的发展战略和产 品新功能
会上 ， ＭＳ Ｃ亚 太 区 副 总裁 Ｅ ｒ ｉ ｃ Ｆ ａ ｖ ｒ ｅ 先 生介 绍公 司的“ 系统 一 部 件一 材 料 ” 战略． 当前 ， 用户的 Ｃ Ａ Ｅ部 门与 Ｃ Ａ Ｄ部 门开 始 融合 ， 即 仿 真 工作 逐 步 前 移 ， 以 应 对 日益 复 杂
航 空航 天工业界 密切合作 的基 础上 ， 逐步将 先进 的有 限元分析 软件和 技术 引入到 汽 车、 能源、 船 舶 与 机械 等行 业．多年 来 ， ＭＳ Ｃ先 后 收购 著 名 的有 限元 前 、 后 处理 器
Ｐ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ， 非 线 性有 限元 分 析 软 件 Ｍａ ｒ ｃ ， 机 械 系统动态仿 真分析软 件 Ａ ｄ ａ ｍ ｓ以 及 比利 时
预测， 并能够进行各种情况下结构零部件裕量的计算． 因此， 企 业在设 计零部件 时可 以将考 虑关键设 计载荷 情况下计 算 出的 裕量直接用在零 件上 ， 而不需要再将特征化的材料裕量泛泛地应用到结构体 系 的零件上 ， 确保在 实际设计 中高端 材料体 系的
实现． 作 为“ 系 统一 部 件一 材料 ” 仿 真 战 略 推进 的 另 一项 重 要举 措 ， ＭＳ Ｃ全 新 推 出一 款 涵 盖 整 个 企 业及 产 品 生 命 周 期 、 运 用 完
ＭＳ Ｃ／ 厶 ＼ 司在 ２ ０ １ ３年 对 系列 软 件 进 行 较 大 更 新 ， 更 加 方便 用 户． 将 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ和 Ｍａ ｒ ｃ所 包 含 的 专 业 的 复 合 材 料 分 析 功 能 与 非 线 性 多尺 度 材 料 和 结构 建模 平 台 Ｄ ｉ ｇ ｉ ｍ ａ ｔ 深度整合 ， 可 使 材 料 仿 真 贯 穿 于 企 业 的整 个 设 计 过 程 之 中 ， 实 现 先进 的故 障
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车身底部顶升模型
验证车身底部顶升部位周围的结构刚性
模型描述： • 2D 和 3D 单元 • 21 938 节点 / 22 189 单元
非线性行为 : • 接触 : 分析区域供定义21对接触 • 几何非线性 • 材料非线性 • 屈曲分析 载荷 & 边界条件: • 1 个载荷工况.
结果处理 : • 最大位移 • Von Mises 应力 • 塑性变形 • 与试验数据比较
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车门下沉
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车门下沉模型描述
校验特殊载荷下车门与车身联接部门应力分布
模型描述 • 2D 单元 • 3D 单元，铰链处 • 118 141 节点 / 115 405 单元 非线性行为 : • 接触 : A柱、铰链等部位供17个接触对 • 几何大变形 • 材料非线性：应力－塑性曲线 载荷 & 边界条件 : • 3 个工况作用在车门处 : – Gravity / Gravity + Load / Unload 结果处理 : • 最大位移 • Von Mises 应力 • 塑性变形 • 门锁处Z向最大变形
MSC线性/非线性一体化技术 整车到零部件研发
2012 Regional User Conference 姜正旭
June 14, 2013
MSC Software Confidential MSC Software Confidential
目录
•
•
当前汽车行业的线性/非线性仿真流程
MSC解决方案：线性/非线性一体化技术
在试验中，观测到仿真分析中的屈曲点 The divergence in the simulation corresponds to the buckling phenomenon observed during the test.
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引擎盖过载
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覆盖件的冲压和回弹分析
4
乘用整车
动态响应
静力分析
扭转刚度
整车的NVH/碰撞
乘员安全性
整体的动态刚 度（<200 Hz） NVH
中频响应 （<800 Hz）
碰撞 / 冲击
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内部/外部 声场
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商用整车
控制系统
多刚体动力学-运动
模态
多柔体动力学 强度/耐久性 安全
Fiber Orientation Tensor
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发动机冷却系统
• 模态分析结果与实验对比 实验结果
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引擎盖过载分析
验证引擎盖在极限工况下性能
模型描述 • 2D 和 3D 单元 • 35 392 节点 / 38 610 单元 非线性行为: • 接触: 供定义5对接触 • 几何非线性 • 材料非线性 • 包含模型初始穿透 载荷& 边界条件: • 4 个载荷工况作用在发动机盖 后处理: • 最大位移 • Von Mises 应力 • 塑性变形 • 位移
•
•
材料非线性+几何非线性
在试样一端沿X施加极限载荷
结果处理 : • • 指定区域最大和最小准则应力 与测试数据对比
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焊接试样结果显示
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车身底部顶升部位
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焊接试样
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焊接试样模型描述
焊接模型，考虑大转动，与试验对比分析
模型描述: • • 3D 单元 2D 单元
•
256 075 节点 / 329 700单元
验证2个分析类型:
• 几何非线性，包含大位移和大转动
MBS: 虚拟整车试验
MBS： 悬架桥K&C试验
有限元： 强度校核 疲劳耐久： 车桥疲劳寿命 非线性： 齿轮啮合
优化： 桥壳优化减重
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当前线性/非线性流程
•
•
需要不同部门/小组协调
需要不同模型
– 线性 – 非线性
•
•
串行工作流程
– 导致更多设计迭代
单元偏置 接触参数调整 不考虑接触调整引起的初始应力
250 200 150 100
Z1 - Nonlinear code
Z1 - MD Nastran 2010
Z2 - MD Nastran 2010
50 0 74880
Z2 - Nonlinear code
74882
74884
74886
Байду номын сангаас
74888
74890
载荷 & 边界条件: • 2 工况: 拖车钩作用载荷和卸载 结果处理 : • 最大位移 • Von Mises 应力 • 塑性变形
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拖钩分析结果
Maximum Von-Mises Stress Maximum Strain
Nonlinear code MD 2010 1400 1450 0.0979 0.0888
3
载荷 & 边界条件: • 1 工况 : 集中力作用在发动机支架上
结果处理: • Von Mises 应力 • CBAR单元应力
1 5 4
2
6 1 2 3 4 5 6 Deformable Contact body-1 Deformable Contact body-2 Deformable Contact body-3 Deformable Contact body-4 Deformable Contact body-5 Deformable Contact body-6
1 2
1 2
Deformable Contact body-1 Deformable Contact body-2
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BIW 接触分析－结果
500
•
接触中初始穿透问题解决方法:
Von-Mises Stress (MPa)
450 400 350
300
– – –
– 隐式非线性：SOL400 – 显式非线性：SOL700 – 多尺度复合材料非线性材料本构：Digimat
• •
一体化非线性仿真案例 结论
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2
MSC仿真技术
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3
MSC产品在汽车行业的应用
概念车 整体刚度和NVH 静力&模态（标杆车, B&T） 内部声腔分析 截面和连接刚度分析&目标设定 整 体 刚 度 和 NVH 白车身和整车模态（ B&T ） 发动机和排气管悬挂优化 底盘系统模态分析 强迫振动（怠速制动、车轮制动） 底盘系统贡献量分析 Mobility 分析 道路噪声分析 声学灵敏度和优化 碰撞和安全 正面刚性墙碰撞模型校核 数 字 化 车 正面刚性墙碰撞（C-NCAP等） 碰 撞 和 安 全 后部碰撞分析 侧面碰撞分析 行人保护分析 气囊分析 ISO固定点强度分析 平顺性和操稳性 平顺性和操稳性分析 座椅分析 后碰模型校核 侧面碰撞模型校核 气囊和约束系统分析校核 样车 整体刚度和NVH 刚度模型校核 振动分析模型校核 噪声分析模型校核
Test Data
Fit/Excel MaterialsCenter Export
Simulation
.dll
Reports
Solvers
Input / Characterization
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Materials Management
Utilization
Digimat在汽车上的应用
延长产品开发时间
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MSC线性/非线性一体化技术
•
• • •
共用数据模型
减少部门协调 统一仿真工具， 便于交流 缩短产品开发周 期
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12
隐式非线性 – SOL400
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制动器
液压
施加压力
接触
热+ 空气冷却
摩擦生热
瞬态温度
制动器分析
制动器啸叫
模态 制动衬块/制动盘 磨损 烧蚀
变形 应力
非线性响应
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8
变速器
建模
•换挡过程（控制）
接触（隐式非 线性）
振动
噪声
疲劳
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9
车桥
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发动机冷却系统
Fan System
Fan
Motor
Flaps
Flap
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Shroud
发动机冷却系统
• 短纤维增强塑料
– 基体
• Polymer
– 纤维
• Glass
– 微结构