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CATIA是一款强大的三维建模软件，在飞机和汽车行业得到广泛应用。随着有限元分析在机械设计中的作用越来越重要，CATIA有限元分析模块也获得了较快的发展，其有限元分析模块完全可以满足一般机械设计有限元分析的要求。运用CATTA可以将三维设计和有限元分析同步完成，避免了不同软件之间的相互转换，方便了操作。随着市场对LNG车辆需求的增加，对整车气瓶的安装位置和气瓶支架的结构设计提出了要求。本文采用CATIA软件对一中型客车气瓶支架的结构设计进行静强度CAE仿真分析。
气瓶安装在整车中部车架右侧位置。初步设计使用两套气瓶支架固定于车架纵梁上，气瓶安放于两套支架上面。
支架和车架纵梁之间使用螺栓固定，紧固后基本没有相对运动。为了方便分析，减少计算量，在应用CATIA进行有限元静应力分析时，使用“扣紧连接特(Fastened Connection Property)模拟气瓶支架的连接特性。在“扣紧连接特”添加前需要建立结合而之间的“通用连接(General Analysis Connector)”作为“扣紧连接特”的添加承载基础。
气瓶支架采用四而体实体单元进行有限元网格划分。气瓶在加满燃气后总质量约为405 kg。根据工程经验，采用1.5倍的安全系数，即对气瓶质量进行1.5倍放大处理。在两套支架上采用均布力来模拟气瓶重力对支架的作用。
从静强度分析结果可知，支架的最大应力为267.2MPa，已经大于材料屈服极限245 MPa；支架的最大位移为11.28 mm。该位移过大会造成气瓶歪斜，影响气瓶的正常使用。根据仿真结果可以确定，该初步设计方案不能满足使用要求。
为了减少支架的最大应力和变形位移，在支架与车架纵梁之间添加支撑，同时将两个支架通过连接支架连接在一起，最后使用连接支架将气瓶支架与车身侧围相连在一起。这样整个支架的支撑点就有纵梁和车身侧围前后三处。
由分析结果可得，最大应力为87.43 MPa，远小于材料屈服极限245 MPa；最大位移为2.33 mm。该位移对气瓶平衡性基本不会产生影响。由此可知，优化后的结构满足设计要求。为了进一步分析改进后的支架结构强度能否满足使用要求，在整车振动、制动和转向三种极限工况下对其进行有限元分析。在X，Y，Z三个方向分别加载加速度场来模拟振动、制动和转向三种工况。
由分析结果可知，三种工况下的最大应力远小于245 MPa，最大位移没有超过3 mm。改进后的悬置支架结构强度完全可以满足振动、制动和转向三种极限工况的使用要求。
本文介绍了使用CATIA软件进行中型客车气瓶支架结构设计和分析的一般过程。使用CATIA软件可以将结构的三维设计和有限元分析有效地结合在一起，做到设计和分析同步，并且设计、分析在同一个软件中进行，可以避免因为模型文件的转换而产生的误差和工作时间的损失。同时也降低了产品设计的盲目性，为产品的开发提供了理论依据，节约了成本，缩短了开发周期。
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