图1-1 赛车空气动力学虚拟分析               图1-2 大客车外部流场特性

在利用各项虚拟技术进行设计分析的同时，为了提高车辆的安全性能，满足法规要求，尽可能保障驾驶人和乘员的人身安全，对车身的优化设计必不可少。噪声和振动问题给驾驶人和乘员的感受最为直接，这些问题统称为NVH（Noise、Vibration、Harshness）问题。为了满足车辆的舒适性要求，减少整车的故障，也需要对车身等零部件进行优化设计。此外，汽车轻量化，材料可回收性，绿色环保性，人机工程学也是优化设计的重要内容。优化类型主要由以下几种：拓扑优化、尺寸优化、形貌优化等。

1。1。1  有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）

在对车身上具体零件比如车门进行设计时，传统的计算方法往往带有很大的局限性，模型也常常过于简化，计算也过于粗糙，不能确切表达零件与总成之间的相互关系。

有限元分析方法为帮助解决这些复杂的工程分析问题提供了有效的途径。他特有的优点就是可以对结构形状和边界条件都相当的力学问题进行求解，此外有限元的多种通用程序可以互相转换格式，使用方便，计算精度高，并且耗费周期较短，因此有限元法（Finite Element Method, FEM）如今被广泛采用，有限元分析方法已成为汽车设计过程中最为重要的环节之一。

1。1。2  有限元分析的研究意义

对汽车结构进行有限元法的模拟分析，是较为综合的一项工作。它包括从初期的三维建模中将模型抽象为有利于进行有限元法计算的简化模型，计算方法的选择与确定，使用计算机进行模拟仿真，以及对计算所得结果进行数据处理这样一个过程。这些分析的目的包括：文献综述

(1) 进行结构的最优方案设计

在设计初期，往往存在多种方案需要进行比较和排除，故可以通过对多种结构方案进行有限元计算。对所得不同方案的计算结果进行分析和比较，按总体方案的强度、刚度和稳定性要求，对原方案进行选择、修改和补充，以得到较为合理的应力分布、可接受的变形分布，且具有较好的经济性，从而得到令人满意的结构设计方案。

   （a）优化前                                   （b）优化后

图1-3 某军用车辆车身骨架拓扑优化

(2) 分析结构损坏原因，寻找改进途径

在完成结构设计后，往往需要在给定工况的条件下，进行结构刚强度、疲劳强度等性能的模拟仿真。有限元法即可根据模拟过程中施加的载荷等条件，仿真出结构的实际使用工况，及时找到在工作中容易发生断裂、磨损、形变较大的危险区域，并便于设计师进行计算分析及方案修改，以得出最为合理的结构布置方法[2]。

1。2  课题研究现状

1。2。1  国外研究现状

1。2。2  国内研究现状

1。3  课题主要研究内容

本课题主要对特种车门及门框进行设计及分析研究。

1)设计部分

设计部分主要包括车门与门框之间的接口设计、车门与门框之间铰链的设计、车门栓传动机械机构的设计等。设计过程主要使用CATIA V5R19进行三维建模。CATIA软件是法国达索公司开发的，集CAD/CAE/CAM于一体的设计、分析、仿真、装配、制造软件，居世界计算机辅助设计、计算机辅助工程、计算机辅助制造领域的领导地位[5]。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

本设计主要使用了CATIA的零件设计 PDG(Part Design)、装配设计 ASD(Assembly Design)、创成式外形设计 GSD(Generative Shape Design)、DMU 运动机构模拟 KIN(DMU Kinematics Simulator)。