计算力学在机动车工程中的应用

2023年12月21日发(作者：国产悍马)

计算力学在机动车工程中的应用

一、 前言

计算力学是一门基于数学理论和计算机科学的学科，它研究物体运动规律及其受力情况。汽车工程作为一个涉及多学科的工程，在设计、生产和运营过程中需要使用计算力学手段对车辆进行系统地分析和优化。本文将会谈论在机动车工程中应用计算力学的相关领域和具体案例。

二、 领域

1. 结构力学

在车辆工程中，结构力学是非常重要的领域。因为汽车的各个零部件都需要保证其耐久度，在整个运行过程中都要承受着各种压力和振动。计算力学可以帮助工程师们进行车辆结构的合理设计。以此为例，若要确保车身刚度，工程师可以使用有限元分析法在车身结构下施加载荷，并测算出在每个位置所承受的应力负载，以此来评估这个车身结构在使用过程中的性能。此外，计算力学还能够帮助车辆开发商计算优化车辆的质量和节约材料。

2. 润滑力学

在机动车工程学科中，润滑问题尤为重要，因为它直接决定了车辆的寿命和效率。润滑力学研究的主要内容是在润滑接触面上的摩擦力和润滑膜的破裂，使车辆制造商能够根据摩擦的特性来

选择各种润滑油，并提供润滑系统的性能分析以大大延长车辆的使用寿命。

3. 热力学

热力学是在机动车工程中应用计算力学的重要领域之一。当发动机工作时，就会产生大量的热量。因此，热管理也是潜在的重要任务。汽车制造商使用计算力学来模拟发动机以及其他功能部件在不同典型条件下的热特性，以此来优化零件的设计。例如，最近的研究显示汽车遮阳板上喷出的热风平均温度高达54℃，汽车厂商经过复杂的模拟计算及实验验证后，采用新的材料、制作工艺及气流调节系统对遮阳板进行一系列的升级优化，使得热风温度降低近30℃，大大提升了整车驾驶舒适性。

三、 案例

1. 红旗L5的车身设计

红旗是中国的主要豪华车市场品牌之一。该公司推出了一款名为L5的豪华轿车。工程师的目标是构建一个安全、舒适、结构坚固、外形美观的汽车。他们使用了有限元分析法，计算了车辆在不同负载情况下的受力情况。通过这个方法，工程师们能够改进车身结构，更好的控制振动和噪音，从而使车辆乘坐更为舒适。

2. 凌志LS 、 GS 混动发动机设计

凌志GS混动车型的发动机既有电功率，也有传统的燃油动力。为了开发这种先进技术，工程师们使用了计算力学方法模拟整个发动机的工作状态。这个方法帮助工程师们优化发动机的设计，从而达到 环保和高效 的目的。

3. 顺风车的扭矩传动系统

顺风车是一家制造高速公路扫描车的公司。他们使用计算力学方法来测试其发动机和传动系统是否对其治理机器正常工作产生过多的外部影响。这个方法的结果发现，在针对传动系统进行必要的系统性能升级后可以大大改善扫描车在高速行驶时的性能。

四、 结论

在机动车工程中广泛应用计算力学，是提高汽车设计、性能和效率的有力手段。通过上述分析可知，计算力学领域涉及到结构力学、润滑力学和热力学等多个领域，每一个领域在不同的车辆系统中都有重要作用。汽车制造商需要根据自己的需要选择应用哪些计算力学方法，并将使用多种计算方法与实际测试等数据进行补充和验证，以总结出更加符合实际使用环境的最佳车辆配备方案。