成果名称: 车体复合材料部件虚拟验证系统及其工程应用
完成单位: 广东亚太新材料科技有限公司,中国飞机强度研究所
主要人员: 朱增余,杨胜春,罗国伟,聂小华,王立凯,罗利龙,许向彦
介绍:

    (一)课题来源与研制背景: “车体复合材料部件虚拟验证系统及其工程应用”成果,来源于广东省重点领域研发计划“汽车用复合材料零部件热塑性智能化生产线开发”项目,编号2019B090911003。 我国主流CAE商业软件基本是进口的国外品牌软件,对于中小企业而言是“买不起”的奢侈工具,对于战略产业而言则是“买不到”的禁运产品。本课题成果完全覆盖国外商业软件的结构分析功能,打破我国工业软件长期依靠国外技术支撑的局面,支撑我国工业设计仿真分析软件国产化。

    (二)技术原理及性能指标 车体复合材料部件虚拟验证系统是借鉴航空领域应用复合材料相关技术,二次量身开发汽车用复合材料部件的模拟仿真、分析验证专业软件。通过有限元求解技术、结构优化设计技术、工程数据技术及高效数值求解技术的深度耦合上和多个学科领域的协调,通用有限元分析求解器,包括:①线性静力分析;②线性屈曲分析;③正则模态分析,构建了“车体复合材料部件虚拟验证系统”。该系统全解析敏度高效优化求解技术达到国际先进水平,项目成果总体水平达到国内领先水平(粤汽学评字【2022】第03号)。 通过技术攻关,自主研发的车体复合材料结构分析软件CSA的线性静力分析、线性屈曲分析和模态分析功能以商业软件为对标对象进行测试验证。通过对比CSA软件和商业软件及部分理论解析解的结果,来验证软件的适用性和准确性。经测试,车体复合材料结构分析软件具备静力分析、屈曲分析和模态分析三大功能,分析结果准确可靠,可用于车体结构设计和分析过程。 应用车体复合材料部件虚拟验证系统开展了:左前门防撞梁铺层设计及单件性能、后防撞梁铺层设计及单件性能、顶盖横梁铺层设计及单件性能汽车结构件复合材料零部件的力学性能分析、方案优化设计及工艺可实施性等多方面应用,验证表明:该系统能满足材料选择(参考)、结构设计、仿真分析的要求,完全达到课题拟定技术性能。

    (三)技术的创造性与先进性: 本课题成果的先进性体现在:具备完全知识产权的通用有限元分析求解器、结构优化设计技术、工程数据库技术及高效数值求解技术的深度耦合上,通过多个学科领域的协调开发系统仿真计算能力在规模、效率、精度、可靠性等方面均达到商业软件同期水平,并且创造性地融入相应的工程材料数据库和仿真试验模型构建了企业仿真知识库。具体创新内容如下: (1)具备完全知识产权的通用有限元分析求解器(2)基于全解析敏度的高效优化器(3)高效数值求解算法包(4)多层级有限元仿真工程数据库设计。

    (四)技术的成熟程度,适用范围和安全性: 根据工业和信息化部电子第五研究所技术就绪度(TRL)评价意见书(编号:GDZDYF-TRL-20230018)及成果适用情况如下: 车体复合材料部件虚拟验证系统已开发完成,其功能、性能指标已通过测试,经用户验证认可,技术就绪度为7级;适用于复合材料产品的结构设计与仿真分析。

    (五)应用情况及存在的问题: 该系统求解精度达到同类国际商业软件水平,构建的工程数据库有机融合了工程材料数据和仿真相关知识,对复合材料在汽车车体的应用意义重大。根据上海坤刚技术研究有限公司、智华(广东)智能网联研究院有限公司应用CSA软件的工程实例证明,该软件具备了与通用商业软件兼容功能,可缩短分析和设计周期,提高工作效率,提高设计的安全性,满足公司设计、软件分析要求。 后续通过联合体大力推广应用,对使用中存在的问题加以完善和增加更多的功能。 (六)历年获奖情况:无。

批准登记号:
登记日期: 2023-05-06
研究起止时间: 2018-11-15至2022-06-30
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 电子信息
评价单位名称: 广东省汽车工程学会
评价日期: 2022-07-21