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虚拟性能开发在吉利汽车中的应用

2017/7/3    来源:互联网    作者:唐辉  门永新  朱凌  彭鸿  朱贞英      
关键字:虚拟性能  正向开发  CAE  吉利汽车  
本文基于CAE技术,论述整车虚拟性能开发的概念、内容及方法,以虚拟性能评审为质量阀,完成虚拟性能开发,保证设计质量和开发周期,为企业提供一种高效和可靠的解决方案。

    0 前言

    随着汽车工业的不断发展,整车性能要求越来越高,而激烈的市场竞争迫使新车型的开发周期越来越短。如何在产品设计阶段高效率、低成本的实现整车性能开发目标成为各汽车企业新车研发的热点与难点。通过虚拟性能评审及虚拟性能开发来解决已成为一种必然,推动因素有:

    (1)行业大势所趋:消费者喜新厌旧,产品更新迭代快,行业的激烈竞争,导致研发周期不断缩短,迫使性能开发需要提前开展。Volvo借助虚拟数字工具替代真实物理测试、通用结构及独立设计工程学和取消原型车测试等手段,希望在2020年将产品研发周期缩短一半。

    (2)品质竞争要求:自主品牌汽车要得到市场认可,需要有精致的造型和优越的性能品质。而优越的品质离不开整车综合性能表现,各性能之间的平衡和妥协成为设计的重点。虚拟性能开发通过多种方案不断迭代更新优化,打造一个靠谱的汽车“毛坯”,协调各性能开发中的冲突,同步开展各个虚拟性能开发、优化和提升工作。

    (3)技术日趋成熟:包括虚拟碰撞、虚拟路面、虚拟风洞、虚拟水管理等技术在行业领域得到了广泛的运用,大幅减少了物理试验次数及开发成本,随着技术不断发展和精度逐渐提高,基于虚拟试验的性能开发成为正向开发中必不可少的环节。

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    因此,在项目开发周期短、成本严格控制、综合性能平衡考虑的背景下,通过计算机辅助工程技术、进行整车虚拟性能开发,组织虚拟性能评审和发布,最终完成物理性能目标,是当前提升开发效率、提高设计成功率和节省项目成本的一种有效途径。

    1 虚拟性能开发简介

    1.1 定义

    在汽车概念设计及工程设计阶段,基于计算机辅助工程等技术进行车身结构辅助设计和优化,在计算机营造的虚拟环境中完成各主要性能协同开发任务,最终实现整车物理性能达标的过程,称为整车虚拟性能开发。它的优势包括:①项目前期无实物的前提下完成性能评估、优化和达标;②多性能并行与协同开发,各性能平衡兼顾;③大幅缩短研发周期,减少实车验证成本;④早期的介入和充分的运用,中后期暴露的设计问题就会越少、整改周期及成本就越低。

    1.2 内容

    整车虚拟性能围绕12项汽车物理性能,根据不同专业、学科和企业实际情况,分为安全虚拟性能、NVH虚拟性能、结构强度、疲劳耐久虚拟性能和CFD虚拟性能四大部分。虚拟性能的开发贯穿整个研发流程,尤其是在概念设计阶段和工程设计阶段得到充分的介入,有效地平衡和兼顾各关键性能的开发。

    1.2.1 安全虚拟性能开发

    安全虚拟性能开发以被动安全性为主,包括内外CAS校核、架构件碰撞安全分析、竞品车碰撞安全性能分析,子系统分析、不同法规和星级评价工况的整车碰撞安全CAE分析及优化等内容,如图5所示。通过全方位、多维度的分析项目,关注车辆碰撞安全性能的各方面,保障吉利安全车型的开发。

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    图5 碰撞安全虚拟性能开发

    1.2.2 虚拟性能开发

    NVH虚拟性能开发从零部件-总成-整车逐级进行系统的振动、噪声分析,具体包括TrimmedBo-by分析、BIW分析、开闭件分析、声腔模态分析、声学传递函数分析等,内容如图6所示。

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    图6 NVH虚拟性能开发

    1.2.3 结构强度、疲劳耐久虚拟性能开发

    结构强度、疲劳耐久性能分为运动学、动力学仿真和强度、耐久仿真两大方面。其中,运动学和动力学仿真包括整车运动学仿真、悬架系统振动分析、悬架K&C分析、虚拟迭代、路谱载荷分解、静/动态载荷生成等;而强度、耐久仿真包括白车身静强度、开闭件强度、悬架静强度、底盘强度及疲劳等,如图7所示。通过整车动力学验证操稳性能,并提供相应的静、动载荷,确保整车各系统的强度耐久性能。

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    图7 结构强度、疲劳耐久虚拟性能开发

责任编辑:张纯子
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