VPG虚拟试验场技术提高汽车设计效率

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VPG虚拟试验场技术提高汽车设计效率 [复制链接]

 

在计算机信息技术普及的今天，CAD/CAE/CAM /PDM 的应用极大地促进了汽车研发技术的进步。如果说CAD 是在帮助工程师创造更丰富、更优美、更实用的车型实体设计，CAE 则是在保证汽车设计的质量、寿命、性能、成本等方面发挥着重要作用。

CAE 技术在中国汽车业的应用，经历了入门、推广、普及等阶段。目前已进入在产品开发中大规模应用并取得实质效益的阶段。CAE 仿真技术的应用改变了传统设计方法 “设计—试制—试验—修改—再试制—再试验”的反复流程，使汽车产品的大多数问题都可以在设计阶段通过仿真得到解决，从而提高设计质量和效率，大幅度降低开发时间和费用。

现代汽车设计将以整车为对象的分析提到了实用阶段。目前，具有代表性的针对汽车工
程CAE 应用的汽车开发革命性技术——VPG 虚拟实验场技术，提出了整车系统分析仿真的
全新概念，提供汽车行业全方位的CAE 解决方案，整车的防撞性、安全性、NVH 和耐久性
分析。VPG 提供的模型库、工具库及固化专家经验的自动技术，可将整车仿真过程中使用
人员的工作量降到最低，是汽车开发革命性技术：

首先，VPG 所针对的分析对象不再局限于分开的各个零部件，而是可包扩车身FEM 模型、悬挂系（弹簧、减振器、动力控制臂）、转向梯形、车轮轮胎等整车非线性系统模型。这样，可将车身和悬挂系统、转向系统间的复杂难以确定的作用力关系包含在分析模型内。

第二，分析模型数据库化。除车身模型是一个车型分析必须建立以外，悬挂结构、转向机构和轮胎完全数据库化，用户只需选择结构类性，给出参数即可产生计算模型。软件自身具备丰富部件数据库的同时，允许增加用户模型数据。

第三，提供了全面的路面载荷。VPG 软件提供了标准典型的路面模型，如交替摆动路面、槽形路、鹅卵石路、大扭曲路、波纹路、搓板路等均是通常的整车试验标准考核路面。同样允许用户输入和保存自己的路面数据，也可以用任意三维数据构造特定的路面。

第四，分析内容方面，VPG计算技术分析内容是多样化的。一个分析模型可以进行疲劳寿命计算、振动噪声分析计算，车辆碰撞历程仿真、碰撞时乘员安全保护等多种结构非线性分析。同时可以进行整车非线性运动学和动力学计算，用以研究整车舒适性、高速行驶性能和操纵稳定性问题。

第五，求解器是基于高度非线性软件 LS－DYNA，进行整车系统非线性分析。从这个角度看，VPG 技术是一个进行高度非线性分析的汽车专用软件，并含有专业数据库。

最后，其计算结果后处理完全基于现代计算机图式化平台上，可以产生实时动画、疲劳预测、应力应变图、进行数据信号变换、绘制数据曲线图形等。

由此可见，VPG 是针对整车在汽车道路实验场上进行各种实验项目仿真技术，蕴涵了开发者长期积累的汽车CAE 专业工作经验，尤其对新的CAE 用户有很大的帮助。VPG “虚拟实验场”技术代表了整车分系统析软件的新高，它包括结构、连接件、机构、轮胎等全部非线性因素，计算结果更加真实。“虚拟实验场”技术提供了除车身结构以外，如悬挂、轮胎、减振器、假人、气囊等FEM 模型数据库，模型建立便捷。在载荷方面提供了各种标准的实验场路面载荷和障碍物，因而结果更加真实可信、可比性高。

在产品研发早期采用VPG，能够显著缩短研发周期、降低研发成本、提高整车质量。VPG 独特的分析方法，是目前任何其它CAE 软件所不具备的，可对任何基于非线性动力学问题进行模拟分析。VPG 集成化的程序组件克服了现存CAE 软件的局限，可以完成从简单的连接件力学特性模拟到复杂如整车的碰撞、耐久性和振动等系统级的非线性特性分析。帮助汽车企业缩短研发周期和降低原型车成本，在样机试制前即可得到产品试验结果，也因此成为“虚拟实验场”。

VPG 独特的专业化数据库功能使复杂的仿真工作简单化，缩短研发周期、降低研发成本、提高产品质量。自推出之日起，就以其开创性的整车开发技术获得美国专利，其系统级分析技术在效率、精度和广度方面获得行业客户的充分肯定。

除了在美国三大汽车公司及零部件厂商获得成功应用外，VPG 在欧洲以及日本、韩国，包括进入时间不久的中国也获得了很大的成功，在一汽技术中心、上汽工程技术研究院、奇瑞汽车、江铃汽车、国家机动车产品质量监督检测中心（上海）、中国汽车技术研究中心等国内汽车行业也已获得良好的技术经济效益，奠定了VPG 在整车开发技术方面的领导地位。

汽车行业已经成为我国的支柱产业，并且必然将继续为我国的GDP增长做贡献。针对汽车各种性能的国家强制性法规将不断完善，我国的各家厂商也必须提高自己的研发能力。我国汽车产品开发技术，总的来说，与世界先进水平可能有二、三十年的差距。但是从计算理论和计算机辅助技术上来看，我们与国外的差距并不太大。合理利用国外现有的成熟的CAE软件，可以帮助我国的汽车工业快速成长起来，降低整车开发的费用，提高企业的竞争能力。