cage 模型中文一般叫笼式模型，也常称骨架笼模型，是 CAE 仿真里面非常经典的简化等效模型，核心思路就是把复杂的钣金、壳体、零部件，用梁单元、刚性杆、弹簧单元搭建类似笼子的网格骨架，代替精细实体或者壳单元模型，优势是计算量大幅降低，求解速度快，非常适合前期方案迭代、整车碰撞、零部件刚度模态初步评估，它不是精确复刻零件外形，重点是等效整体刚度、质量、质心位置，保留关键传力路径，在汽车行业用得最多，整车前期开发阶段，经常用 cage 模型快速做整车刚度、碰撞初步对标，很多新手容易混淆，cage 模型属于等效简化模型，不能用来做精细应力分析，只能获取整体变形、模态频率、传力特性这类宏观结果。
基本构成单元
| 单元类型 | 作用 |
|---|---|
| 梁单元 | 作为笼架主杆件，承担主要抗弯抗扭，模拟主传力骨架 |
| 刚性单元 RBE2 | 连接节点，实现节点刚性绑定 |
| 弹簧单元 | 用来等效连接点柔度，比如焊点、螺栓连接的局部柔性 |
| 质量点 Mass | 分配质量，保证整车或者总成质心、总重和原模型一致 |
主要特点
优点
第一 模型规模小，网格数量少，求解时间短，适合多轮方案快速迭代
第二 建模门槛相对低，不需要精细划分复杂壳网格，前期概念阶段就能搭建
第三 可以快速评估整体扭转刚度、弯曲刚度、模态，判断传力路径是否合理
缺点
第一 属于宏观等效模型，无法输出局部应力、应变，不能做强度校核
第二 参数标定难度高，梁截面属性、弹簧刚度需要对标精细模型或者试验数据，标定不准结果偏差很大
第三 大变形非线性碰撞工况，精度会下降，一般只做初步预判
典型应用场景
汽车车身前期概念设计，整车白车身扭转弯曲刚度预估，整车 NVH 前期模态分析，底盘总成传力路径评估，整车碰撞早期方案筛选，也会在多体动力学仿真里面作为等效骨架使用。
建模基本步骤
1 提取精细模型的总质量、质心、转动惯量，作为标定目标
2 根据主传力路径，确定笼架杆件布局，规划节点位置
3 创建梁单元，定义梁截面，设置材料属性
4 添加刚性连接、弹簧单元，模拟连接柔度
5 施加和精细模型一致的边界条件与载荷
6 对标基准模型的刚度、模态结果，反复调整梁截面参数、弹簧刚度完成标定
7 标定完成之后，后续新方案就可以直接修改笼架，快速计算对比
相关 FAQ
问题 1 cage 模型和壳单元白车身模型有什么区别
回答 1 cage 模型是梁骨架等效简化模型，只看整体宏观刚度模态，壳单元白车身是精细钣金模型，可以计算局部应力，cage 模型计算更快，但是精度偏粗略，不能做局部强度分析。
问题 2 cage 模型可以用于碰撞详细分析吗
回答 1 cage 模型一般只适合碰撞前期方案预判，正式详细碰撞仿真仍然需要精细壳单元模型，大变形失效、褶皱这些细节 cage 模型很难准确模拟。
问题 3 cage 模型标定的核心是什么
回答 1 cage 模型标定核心就是匹配目标模型的扭转刚度、弯曲刚度、模态频率，通过调整梁截面尺寸、弹簧刚度，让笼式模型的整体力学响应和基准模型对齐。
问题 4 cage 模型主要在哪个行业最常用
回答 1 cage 模型最主流是汽车整车研发行业，白车身概念阶段使用最多，其他机械装备行业也会借鉴这种骨架等效建模思路。
免责声明
本文为 CAE 仿真概念科普，不同软件和项目对 cage 模型定义、单元选择会有差异，仿真结果仅作为方案参考，正式工程项目需要结合精细模型与试验验证，本文仅作为技术参考。