安全的車身結構設計的基本思想是利用車身的其后部結構最大可能的有效吸收碰撞能量，保證有足夠的有效生存空間的前提下，讓傳遞到乘員的碰撞能量最小。汽車車身基本的結構設計不僅僅決定了車身的整體變形方式和乘員的損害程度，還確定了汽車碰撞中的加速度變化情況，因此車身結構的耐撞性設計是汽車具有良好被動安全性的基礎。同時，汽車結構在不同時速、不同情況下，碰撞響應也是不同的。ETA公司在經過多年這方面的實踐過程中，對汽車結構的耐撞性分析設計積累了豐富的經驗，為用戶在汽車安全性設計方面提供相應的解決方案。ETA在利用CAE技術在被動安全性方面的分析內容包括如下：

•     正面碰撞分析(GB, FMVSS, IIHS, ECE, C-NCAP, EURO-NCAP, NCAP)

整車正面碰撞的主要吸能區是在汽車的前部結構，利用CAE技術預先判定汽車前部結構安全性設計的合理性，包括結構形式，結構的材料。同時，通過CAE優化的方法對前部結構優化，以滿足不同正碰法規要求及汽車安全性設計目標，從而滿足汽車市場定位的需求。

•   正面柱碰撞分析

     正面柱碰撞分析模擬可輔助評價車身結構在正面柱撞試驗中的性能。此項分析的模擬結果可用于在乘員模擬中計算乘員的損傷值的，同時還可用于前碰安全氣囊傳感器的開發。

•   正面碰撞前排乘員約束系統分析(不同速度，不同假人)

    車身結構的性能在正面碰撞過程對乘員的保護起著重要的作用，但同時，乘員約束系統(座椅，安全帶，安全氣囊，管柱等)對乘員的保護也非常重要。此項分析就是評價在碰撞過程中乘員的約束系統性能。

•         正面碰撞后排座椅約束系統分析

        此項分析就是評價后排座椅約束系統(安全帶)的性能。按照一般模擬程序，根據臺車試驗(49km/h)的加速度波，評價戴上3點安全帶混三型95百分位假人在后排座椅的損失值情況，從而評價后排座椅的安全帶系統性能。

•         側面碰撞分析(GB, FMVSS, IIHS, ECE, C-NCAP, EURO-NCAP, NCAP)

        側面碰撞相對于正面碰撞而言車身變形空間有限，因此，保證乘員的有效生存空間尤為重要。如今越來越普遍運用CAE技術通過檢測側面碰撞力是否有效的傳遞來指導門檻、立柱、車門和地板等結構的設計，從而極大限度的降低對乘員的傷害程度以滿足汽車安全性側面碰撞的設計目標。

•          側面柱撞分析

     側面柱碰撞是側面碰撞中的一種特例，它的碰撞形式較為復雜。側面柱碰撞對乘員的傷害程度要高于一般的側面碰撞，特別對于乘員的頭部和胸部。因此，利用CAE模擬的方法可評價車身側面B柱結構，側面安全氣囊對乘員的保護情況。

•          尾部碰撞分析(GB, FMVSS, ECE)

     車尾部碰撞的主要吸能區是在汽車的后部結構，同樣利用CAE技術預先判定汽車尾部結構安全性設計的合理性，包括結構形式，結構的材料。同時，通過CAE優化的方法對尾部結構優化，以滿足尾碰法規要求及汽車安全性設計目標。

•         翻滾分析

       此項分析可用于評價側氣簾在側面翻滾過程中對乘員的保護情況，同時，也可對側氣簾的開發提出參考和改進的建議。

•     行人保護分析

    汽車被動安全性分為對車內乘員的保護和對車外行人的保護兩個方面，隨著車外行人傷害的增加，行人保護日益受到廣泛的關注。按照行人保護法規，行人保護試驗包括三個：小腿沖擊錘撞擊保險杠試驗；大腿沖擊錘撞擊發動機蓋前緣試驗；頭部(成人頭部及兒童頭部)沖擊錘撞擊發動機蓋上表面試驗。同樣，利用CAE模擬技術按照法規的試驗規范，評價車身結構對行人保護的性能，同時可為車身設計在行人保護方面提供指導作用。

•         保險杠低速碰撞分析(GB, AZT, RCAR, Thatcham)

        保險杠低速碰撞的法規比較多，但目的都是在低速碰撞過程中，使得車輛前部結構除了必須能滿足保護乘員及行人以為，還要盡可能的保護車身的主要框梁結構不受損壞，以降低車輛的修復成本。可以按照不同法規的要求，建立通用的碰撞分析有限元模型，分析此類結構的碰撞動力響應特性，從而指導保險杠系統的設計。

•         內飾件頭部碰撞分析

        為了避免汽車發生碰撞時乘員發生二次碰撞時受到傷害，對汽車內飾件在安全性方面也有一定的要求，通過進行頭部碰撞分析檢查汽車內飾件設計的合理性，以保證內飾件的設計滿足安全性的要求。

•         座椅與安全帶錨固點分析

       汽車座椅與安全帶錨固點的強度是汽車被動安全的一個重要指標，國家強制性法規明確要求，在承受規定的試驗載荷情況下，汽車座椅和安全帶固定點的強度必須滿足一定的要求。通過CAE的模擬技術，可預先分析汽車座椅與安全帶錨固點的強度，并為該部位的設計提供指導作用。

•      側門靜態侵入分析

         此項分析根據美國FMVSS214側門靜態侵入試驗法規，模擬分析側門在靜態載荷作用下是否滿足一定的要求，從而使門在側面動態碰撞過程中也起一定的保護作用。

•         車頂壓潰分析

         為了防止車輛在翻滾中車頂過度侵入到乘員空間，根據FMVSS216法規，車頂必須滿足一定的靜態載荷的要求。

•         引擎蓋，行李箱蓋碰撞性能分析

        模擬分析引擎蓋、后行李箱蓋在碰撞過程中的性能。

       整車開發已不再是單純的結構設計和機構的實現，而是需要在如何取得優  質零部件總成的基礎上，整合匹配出滿足法規和標準要求的整車系統性能。影響汽車乘坐和使用環境重要因素的振動噪聲性能，作為重要的法規和競爭指標在當今產品競爭中體現的越來越舉足輕重。振動噪聲控制從方法上看，已然從控制零部件和總成入手變為偏重于對總成之間的總體匹配。車輛的振動噪聲源主要包括：發動機、排氣系統、傳動系統、路面、風噪聲、輪胎噪聲等。ETA利用CAE技術，通過分析零部件的結構性能，同時還可分析各總成之間的匹配，達到控制整車的NVH性能的目的。

•        車身部件級剛度分析

       通常，在車身概念設計階段，需要研究車身部件級別的剛度，以幫助確定車身各個梁結構的截面形狀以及各個接頭的剛度，此項分析是控制整車NVH性能參數最基礎的分析。

       A. 鉸接剛度分析

       白車身接頭剛度分析是整車開發設計過程中必不可少的環節。利用CAE技術建立有限元分析模型，進行白車身接頭剛度分析，并進行相關結構幾何特性修改的剛度靈敏度分析，使白車身各接頭滿足一定的剛度要求。

       B. 斷面剛度分析

       通過汽車梁結構的斷面剛度分析，使梁截面滿足一定的剛度要求，可輔助確定并優化各個梁結構的斷面形狀以及梁結構中各鈑金件的厚度。

        2. 白車身靜剛度和動剛度分析

        汽車白車身是汽車的關鍵總成，它承受著來自道路及裝載的各種載荷作用，車身結構必須有足夠的靜剛度以保證其裝配和使用的要求，同時應有合理的動態特性以達到控制振動和噪聲的目的。

        A. 靜態彎曲剛度分析

建立白車身的有限元模型，模擬分析白車身在靜態載荷下的彎曲剛度，并通過斷面剛度和鉸接剛度對彎曲剛度的靈敏度分析，使白車身的彎曲剛度滿足一定的要求。

     B. 靜態扭轉剛度分析

利用上述分析的有限元模型，模擬分析白車身在靜態載荷下的扭轉剛度，并通過斷面剛度和鉸接剛度對扭轉剛度的靈敏度分析，使白車身的扭轉剛度滿足一定的要求。

        C.風窗、門窗對角線剛度分析

       利用上述分析的有限元模型，模擬分析白車身在扭轉載荷的作用下，計算風窗、門窗對角線的位移變化量并要求其滿足一定的要求，從而達到控制整車的扭轉剛度的要求。

        D. 模態分析

        利用上述分析的有限元模型，模擬分析白車身在自由狀態下的模態，并通過斷面剛度和鉸接剛度對自由模態的靈敏度分析，使白車身的模態滿足一定的要求。

• 帶內飾的車身動剛度分析

        在評價車身動態特性時，不僅僅只考慮白車身本身，同時還需要考慮內飾件的影響，因此，對于CAE分析，還需要分析帶有內飾的車身動剛度。

       A. 模態分析

        在上述白車身模型中，同時把內飾部分考慮到車身模型中，模擬分析帶內飾的車身在自由狀態下的模態，使該車身模態滿足一定的要求。

       B.動剛度分析(Point Mobility)

       利用CAE技術分析汽車關鍵點的動態特性，通過Point Mobility方法進行模擬計算，預測動態特性存在的問題，為結構修改提供重要的依據。

         C. 振動傳遞函數分析

    汽車的振動噪聲響應是帶有內飾的，因此利用帶內飾的車身有限元模型，在發動機、底盤的連接點施加結構激勵，可計算出振源到車內振動的主要面板之間的振動傳遞函數，確定主要的振動來源，從而為汽車設計中提高NVH性能提供指導。

    D.聲學傳遞函數分析

       利用帶內飾的車身有限元模型，同時還需包括乘員空間的空穴模型，在聲強的激勵下，可計算聲源到制造車內噪聲的面板之間的聲學傳遞函數，同時也可測得駕駛員耳朵附件的聲強，從而有效的控制汽車車內的噪音。

• 副車架的動剛度分析

    副車架是用于支承前后車橋、懸架的主要構件。汽車行駛時，副車架將受到來自路面的隨機載荷及發動機的各個轉速下的振動載荷作用并將載荷傳送到車身，所以它的振動特性對于汽車疲勞特性以及整車的NVH的性能有重要影響。

      A.副車架的模態分析

      創建前、后副車架的有限元模型，分別進行前、后副車架的自由模態分析，確定前、后副車架的固有頻率，并使其固有頻率控制在一定的范圍，為控制整車的NVH性能提供基礎。

   B.副車架動剛度分析

     創建前、后副車架的有限元模型，分別在副車架與車身、懸掛的連接點施加載荷，進行Point Mobility分析，以評價副車架的動剛度性能。

•        整車系統的NVH靈敏度分析

       整車系統的NVH靈敏度分析就是盡量減小由于車輪的不平衡、路面的激勵以及引擎的激勵而對整車NVH性能的影響，這一步對于獲取整車好的NVH性能是非常重要的。

       A. 車輪不平衡振動引起的整車振動分析

       汽車的車輪是有阻尼的彈性元件和系統，這些元件和系統使汽車成為振動系統，由于車速的變化會帶來整車的振動。利用有限元的方法，創建相應的有限元模型，在車輪中心施加一個不平衡力，計算座椅連接點或管柱的響應情況。

       B.路面引起的振動和噪聲分析

       汽車行駛的路面都有不同的不規則性，因此，道路引起的汽車振動也是復雜的。利用有限元的方法，創建相應的有限元模型，在車輪中心施加單元諧波載荷，可計算座椅連接點或管柱的響應情況。

       C.引擎引起的振動和噪聲分析

       汽車發動機的燃燒不均勻和慣性力以及傳動系旋轉零部件的不平衡，也會引起各部分的振動。應用引擎激勵通用的計算的方法，可以計算出引擎的激勵，將激勵施加到相應的有限元模型上，可得到座椅連接點或管柱的響應情況。

      D.IP板的振動和噪聲分析(Squeak and Rattle)

      IP板的振動和噪聲(Squeak and Rattle)在汽車使用過程中是一種常見的癥狀之一，因此減小這種振動和噪音對于提高整車NVH性能，從而讓消費者滿意是非常重要的一個環節。

•     中高頻振動和噪聲分析

  統計能力分析(SEA)法是一種有效的在中高頻域內減少振動噪聲的分析方法。 

       汽車設計中，要求結構設計合理、質量輕、材料利用率高、車輛性能先進并且滿足國家法規、標準和環保的要求。在競爭日益激烈的汽車市場，汽車性價比已經成為市場競爭的焦點。采用有限元的分析技術，用計算機輔助設計代替經驗設計，預測結構性能、實現結構優化，提高產品研發水平，降低產品成本。

•        白車身結構/耐久性分析

        白車身結構設計歷來是汽車設計中的重中之重。因此，汽車設計過程中對車身設計的技術含量越來越高。隨著汽車環保、節能和安全性等問題的提出，車身結構設計應同時滿足的要求越來越多，其中有限元的方法是用來解決這些問題的一種普遍的方法。

        A. 白車身靜剛度/動剛度分析

        白車身的靜剛度和動剛度要求是車身設計中最基本要求之一，車身結構剛度對汽車的平順性，操縱性，耐久性和被動安全性都非常重要。利用有限元的方法分析白車身的靜剛度和動剛度特性，并同時根據汽車設計的目標值對白車身進行優化分析，使白車身剛度滿足汽車開發要求。

        B.白車身結構的耐久性分析

        白車身的結構設計一定需要考慮其動態性能，要求有高度的可靠性和安全性。車身結構的耐久性也是汽車的重要指標之一，通常耐久性的評估一般是用實際樣車進行實驗室臺架疲勞試驗以及試驗場的可靠性道路試驗，但是這樣會導致開發過程嚴重滯后，因此，CAE疲勞分析技術是在沒有實物樣車的工程設計階段，在虛擬環境下，預測車身疲勞性能，盡可能在設計階段預測和解決車身可能存在的耐久性問題。

    C.汽車座椅錨固點強度與疲勞分析

   根據GB15083規范的要求，汽車座椅錨固的強度必須滿足一定的要求。利用有限元的方法，對汽車座椅固定點的強度進行分析并進行優化。同時，還可對座椅固定點進行極限載荷分析和疲勞載荷分析。

      D.下車體部分結構與耐久性分析

      下車體結構與耐久性分析內容包括：汽車電池托盤及托盤連接點強度與耐久性分析，地板強度與耐久性分析，備用胎連接點強度分析，行李架強度分析，門檻千斤頂安裝位置的強度與耐久性等。

      E.上車體部分結構與耐久性分析

     上車體的結構與耐久性分析內容包括：加油口蓋的剛度分析、車頂頂蓋的抗凹陷分析。

        F. 前懸掛與車身連接點結構與耐久性分析

       分析前懸掛與車身連接點(Tower) 的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

       G. 前懸掛與前副車架連接點結構與耐久性分析

       分析前懸掛與前副車架連接點的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

        H. 后懸掛與車身連接點結構與耐久性分析

       分析后懸掛與車身連接點(Tower) 的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

         I.后懸掛與后副車架連接點結構與耐久性分析

        分析后懸掛與后副車架連接點的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

        J.發動機與車身連接點的結構與耐久性分析

       分析發動機與車身連接點(Mount)的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

        K.排氣管連接點的結構與耐久性分析

        分析排氣管與車身連接點(吊耳)的側向與垂向剛度以及該位置的耐久性。

•          開閉件的結構/耐久性分析

         汽車開閉件包括汽車車門，發動機蓋、行李箱蓋、翼子板等部件，同樣此類開閉件在汽車開發中也需要滿足一點的結構要求。可以利用CAE的方法對開閉件的抗凹陷，車門結構、車門門鎖和門鉸鏈、引擎蓋結構、行李箱蓋結構，翼子板和天窗結構進行分析：

         A.開閉件的抗凹陷分析

         B.車門的結構與耐久性分析

         C.車門門鉸鏈和門鎖的結構分析

         D.引擎蓋的結構與耐久性分析

         E.行李箱蓋的結構與耐久性分析

         F.翼子板的結構分析

     G.車頂窗的結構分析

•         保險杠的結構/耐久性分析

  汽車保險杠是吸收緩和外界沖擊力，防護車身前后部結構的安全裝置。汽車設計過程中，也需要分析保險杠及其連接點的強度，其分析內容包括：

        A.前保險杠的結構/耐久性分析

        B.前保險杠拖鉤的結構分析

        C.后保險杠的結構/耐久性分析

•         底盤結構/耐久性分析

        底盤是汽車重要組成部分，底盤要有足夠防止變形的能力，因此，扭轉剛度和彎曲剛度是非常重要的。其分析內容包括：

       A.前副車架的結構/耐久性分析

       B.后副車架的結構/耐久性分析

       C.前懸的結構/耐久性分析

       D.后懸的結構/耐久性分析

•     內、外飾的結構/耐久性分析

    利用有限元的方法，分析汽車內、外飾件的結構和耐久性性能。其主要的分析內容包括：

       A.車燈結構的性能分析

       B.行李架結構的性能分析

       C.側圍內外飾結構的性能分析

       D.內飾儀表盤結構性能分析

       E.管柱結構的性能分析

    F.門內飾的結構/耐久性分析

      G.汽車刮雨擦的結構分析

       采用多體(剛體和柔體)動力學分析方法進行汽車動力學仿真，可在研究階段預測整車的動力學性能，對這些性能進行優化，以達到提高產品性能，縮短開發時間，減少開發費用的目的。

•        懸架及轉向系統分析

        前后懸架運動學分析，懸架的定位參數變化曲線，檢驗懸架各機構是否有干涉，車輪在平行跳動，反跳，單輪跳動時與轉向系統的協調；

        前后懸架動力學分析，在驅動、制動、側傾、驅動側傾和制動側傾等極限工況時各支撐及導向桿件的受力，各變剛度空氣彈簧的受力分析，各變阻尼減震器的受力分析，轉向系各桿件的運動，回正力矩在轉向盤上的反映；

•         整車性能分析

        A.整車靜態性能測試

       制動點頭角、驅動仰角、車身側傾角的計算;

       整車側傾剛度、縱傾剛度的計算

       整車的振動分析;

       前后懸架偏頻分析；

    B.整車靜態性能測試

       制動點頭角、驅動仰角、車身側傾角的計算;

       整車側傾剛度、縱傾剛度的計算

       整車的振動分析；

       前后懸架偏頻分析；

       C.整車平順性性能分析

       整車平順性脈沖輸入仿真；

       整車平順性隨機輸入仿真；

       D.整車制動性性能分析

       制動距離及制動減速度仿真；

       制動時汽車的方向穩定性仿真；

    E.整車動力性性能分析

       最高車速仿真；

       加速時間仿真；

      F.整車側向風敏感性性能分析

      G.整車抗側翻性能分析

        車身及底盤各運動附件

               A.雨刮器的刮掃范圍及四桿機構最小壓力角的確定，電機的輸出功率的確定；

               B.發動機蓋板鉸鏈機構的運動學分析；

               C.前后車門鉸鏈布置；

               D.滑移門運動分析；

               E.后備車門空氣彈簧的舉升力分析；

               F.發動機的振動及懸置隔振的匹配；

              G.萬向節的運動分析和受力分析，傳動軸角度的變化；

              H.制動踏板，離合器踏板，油門踏板的行程及踏板力計算；

              I.動力傳動系統力分析運動分析；

             J.各承力彈簧剛度的估算；

             K.變速器、減速器、差速器傳動效率的估算；

             L.液力制動時整個液壓系統的壓強及受力分布；

             M.車門鎖機構；

             N.車窗玻璃舉升機構

       汽車外流場分析

       通過對整車和局部外流場的研究，了解其運動規律，研究改進車身整體氣動造型和局部氣動造型，減少空氣阻力系數，提高燃油經濟型，改善側風穩定性和高速操縱穩定性。

•         車室內流場分析

        為了改善乘坐舒適性，需要對車室內的通風、采暖和制冷的研究。主要通過對空氣進出口位置、風量、風速以及空調的選型與布置來優化車身內部氣流環境。

•         發動機冷卻系統流場分析

•         進排氣系統流場分析

•         除霜系統流場分析

  

•        白車身模態分析靈敏度分析

       車身結構的低階彈性模態，不僅反映了汽車車身的整體剛度性能，而且是控制汽車常規振動的關鍵指標。通過修改車身結構件的厚度，考察其對模態頻率的影響，計算得到結構件的靈敏度，為設計改進提供指導。

•         白車身概念模型模態分析自動優化分析

        在概念設計階段，建立以梁單元和彈簧單元為主的概念模型，以梁和彈簧參數為優化參數，通過自動反復迭代計算，考察其對模態分析的影響，為設計改進提供指導。

•         白車身質量優化分析

•         客車車身骨架質量優化分析

•         零部件拓撲優化分析

•         后備門（四門兩蓋）開閉過程自動優化分析

•         整車操縱穩定性性能優化分析