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随着汽车工业技术不断发展,CAE分析凭借快速高效、成本低等优势,成为汽车研发过程中不可或缺的手段。然而,目前国内汽车行业所采用的CAE分析软件绝大多数都来自于国外,并且国内CAE软件市场基本被少数几个跨国公司所垄断。虽然这些软件凭借着良好的通用性和易用性获得了很多工程师的认可,但是它们价格昂贵并且其中某些关键功能和模块会被限制或禁运。因此,开发具有自主知识产权的CAE软件能够从根本上打破国外软件垄断的局面,从而降低汽车研发制造的成本。在所有汽车CAE分析项目中,车身结构分析是非常重要以及必要的一部分,其结果的可信度对车身设计有着决定性影响。因为车身整体结构一般是由板壳结构通过焊接或铆接组成,所以板壳单元的精度和收敛特性直接影响着车身CAE分析的可信度。板壳结构分析通常采用结构网格以提高分析精度,但是结构网格不易逼近复杂壳体几何形状,因此本文基于课题组已提出的高精度三角形板壳单元,结合开源有限元分析软件架构,做了以下相关工作:(1)针对虚拟中心点的离散剪切间隙板壳单元算法,进一步推导考虑几何非线性项的公式。该算法以Ressiner-Mindlin中厚板理论和Timoshenko梁理论为基础,从三角形几何中心点处开始积分,重新构造板壳单元的剪切应变场,从而克服传统离散剪切间隙方法各向异性的问题。经过一系列线性和非线性标准算例的测试,结果表明该单元精度和稳定性相对较好。(2)在商业软件Abaqus中,利用用户自定义单元(UEL)模块实现非线性板壳单元算法,借助Abaqus的接触模块和数值求解器进行汽车车顶盖抗凹性分析。将上述分析结果与常规计算结果进行对比,表明该板壳单元能适用于非线性复杂工程问题。(3)通过逆向工程方法分析面向对象有限元分析软件OOFEM的架构,基于此框架以及多种流行的数值代数库,并结合已有三角形板壳单元算法,形成一个基于三角形板壳单元的车身结构分析求解器,并通过相关工程算例来验证该求解器的计算精度和效率。