仿真技術(shù)驅(qū)動(dòng)汽車設(shè)計(jì)
2016年7月13日 來源：科工網(wǎng)-國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)+生態(tài)服務(wù)平臺(tái) 瀏覽 500 次 評(píng)論 0 次
“中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為世界的汽車消費(fèi)市場(chǎng)之一，市場(chǎng)對(duì)于汽車的需求除了表現(xiàn)在激增的數(shù)字上，還表現(xiàn)在對(duì)車輛安全性、車型多樣化方面的渴求?！泵鎸?duì)赴北美采訪的中國(guó)媒體，MechanicalSimulationCorporation(簡(jiǎn)稱MSC)的胡進(jìn)博士坦言，目前中國(guó)一些汽車制造商的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程僅能滿足市場(chǎng)需求的低層次要求，若想滿足更深層次的需求、充分挖掘自身潛力，依靠仿真技術(shù)是一個(gè)很有效率的途徑。
的確，在老牌汽車工業(yè)國(guó)，仿真已經(jīng)作為一種重要的科學(xué)工具來指導(dǎo)日常生產(chǎn)活動(dòng)。通過仿真模型，企業(yè)可以明晰，采用哪些方法可以獲得怎樣的效果，從而在不影響現(xiàn)實(shí)流程的情況下在虛擬環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和評(píng)估。而汽車行業(yè)使用仿真技術(shù)帶來的收益是顯而易見的。比如驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低規(guī)劃新設(shè)備的投資，削減庫(kù)存縮短生產(chǎn)時(shí)間，優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)模，減少投資風(fēng)險(xiǎn)，程度使用生產(chǎn)資源，提升生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和時(shí)間安排等。
事實(shí)上，中國(guó)的汽車制造商也早已進(jìn)行了這方面的實(shí)踐，仿真不僅用來解決有關(guān)提高產(chǎn)能和自動(dòng)化程度的簡(jiǎn)單問題，而且更多地應(yīng)用于生產(chǎn)戰(zhàn)略的制定當(dāng)中，包括從焊裝到總裝過程中的生產(chǎn)序列調(diào)整等等。在諸多的仿真軟件中，MSC旗下的CarSim是一個(gè)口碑極佳的產(chǎn)品。
處處開花的CarSim
MSC成立于1996年，根源于國(guó)際著名的科研機(jī)構(gòu)UMTRI（密歇根大學(xué)交通運(yùn)輸研究所），主要?jiǎng)?chuàng)始人是國(guó)際知名的車輛動(dòng)力學(xué)專家ThomasD.Gillespie，MichaelSayers和SteveHann。
作為專業(yè)的汽車系統(tǒng)仿真軟件開發(fā)公司，MSC的主要商業(yè)產(chǎn)品是CarSim、TruckSim、BikeSim，實(shí)時(shí)仿真車輛模型，駕駛模擬器等。其系列軟件被國(guó)際上眾多的汽車制造商、零部件供應(yīng)商所采用，已成為汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，享有很高的聲譽(yù)。在MSC出示的相關(guān)資料中，記者看到，GM，F(xiàn)ord，VOLVO，TOYOTA，HONDA，NISSAN，GMDAEWOO，MITSUBISHI，ISUZU，HYUNDAI，F(xiàn)IAT，SUZUKI，SUBARU，BOSCH，ADVIOS，AISIN，AAM，ArvinMeritor，Autoliv，BRIDGESTONE，Calspan，cidaut，Continental，DAIHATSU，DANA，DENSO，
DLR，DELPHI，F(xiàn)irestone，GOODYEAR，HENDRICKSON，HINO，HITACHI，JTEKT，KEIHIN，KOMAISU，Mack，MAGNA，MICHELIN，MILLENWORKS，MITSUBISHIELECTRIC，NHTSA，NISSANDIESEL，PACCAR，PIAGGIO，QinetiQ，RAHALLETTERMANRACING，RICARDO，SAAB，SKF，STEWART&STEVENSON，TAKATA，Visteon，YAMAHA，YOKOHAMA，一汽技術(shù)中心，泛亞汽車技術(shù)有限公司，上海汽車研究院，吉利汽車研究院，柳州五菱汽車有限責(zé)任公司，佳通輪胎等都是Carsim系列軟件的主要客戶。
據(jù)胡進(jìn)介紹，MSC自主開發(fā)了多剛體動(dòng)力學(xué)軟件VehicleSim，VehicleSim由人工智能語言LISP編寫而成，它可以根據(jù)用戶輸入的簡(jiǎn)單系統(tǒng)定義，推導(dǎo)出復(fù)雜的多剛體機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型并生成相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序，因而被廣泛地應(yīng)用在汽車、機(jī)器人和衛(wèi)星等領(lǐng)域。正是利用VehicleSim技術(shù)，MSC開發(fā)出CarSim、TruckSim和BikeSim。依托強(qiáng)大的技術(shù)隊(duì)伍，MSC還可以為用戶提供完整的解決方案。
具體來說，CarSim是專門針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)的仿真軟件，CarSim模型在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的速度比實(shí)時(shí)快3~6倍，可以仿真車輛對(duì)駕駛員，路面及空氣動(dòng)力學(xué)輸入的響應(yīng)，主要用來預(yù)測(cè)和仿真汽車整車的操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、平順性、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)的開發(fā)。此外，CarSim還可以方便靈活地定義試驗(yàn)環(huán)境和試驗(yàn)過程，詳細(xì)定義整車各系統(tǒng)的特性參數(shù)和特性文件；助力智能駕駛和車輛主動(dòng)安全；對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手車輛進(jìn)行分析等。
胡進(jìn)表示，CarSim軟件適用于以下車型的建模仿真：轎車、輕型貨車、輕型多用途運(yùn)輸車及SUV?？煞治鲕囕v的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性及平順性；通過軟件如MATLAB，Excel等進(jìn)行繪圖和分析；以圖形曲線及三維動(dòng)畫形式觀察仿真的結(jié)果；包括圖形化數(shù)據(jù)管理界面，車輛模型求解器，繪圖工具，三維動(dòng)畫回放工具，功率譜分析模塊；程序穩(wěn)定可靠。
此外，CarSim軟件可以擴(kuò)展為CarSimRT，CarSimRT是實(shí)時(shí)車輛模型，提供與一些硬件實(shí)時(shí)系統(tǒng)的接口，可聯(lián)合進(jìn)行HIL仿真；先進(jìn)的事件處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況的仿真；友好的圖形用戶界面，可快速方便實(shí)現(xiàn)建模仿真；提供多種車型的建模數(shù)據(jù)庫(kù)；可實(shí)現(xiàn)用戶自定義變量的仿真結(jié)果輸出；可實(shí)現(xiàn)與simulink的相互調(diào)用；具有多種仿真工況的批運(yùn)行功能。
而中型到重型的卡車、客車和掛車動(dòng)力學(xué)特性的仿真和分析，則可以利用Trucksim軟件包來進(jìn)行。Trucksim與Carsim在操作上非常相近，但也有一些重要區(qū)別。與轎車相比，卡車和客車使用不同的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而且還會(huì)有雙輪胎，多軸的布置形式，并有多種的拖車－掛車組合形式。Trucksim有兩個(gè)大的類別，一種是剛性車體，另一種車架可扭轉(zhuǎn)，而且?guī)я{駛室懸置，每一個(gè)類別里都有12種基本的整車布置形式。如客戶需要，可以定制特殊的整車布置形式，且工作在Trucksim環(huán)境下。其提供的車型種類幾乎涵蓋了世界上的大部分卡車和客車。
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