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汽车实验对于汽车研发的重要性

2015/3/9    来源:互联网        
关键字:汽车实验  虚拟实验  汽车研发  
本文首先讲述了汽车实验的发展,继而引出汽车实验对于汽车研发的重要性,通过科学实验这一自然辩证法的相关知识,并用人对光的本质认识过程说明科学实验于理论发展的影响,侧面说明汽车实验在汽车设计中的角色与作用。

1 汽车实验发展

    随着汽车科技日益进步,人民生活水平的日益提高,加上道路交通越来越发达,人们对汽车的需求大大提高,使得汽车行业快速发展,成为竞争最激烈的行业之一。纵观全世界的汽车制造企业,不论是谁想要在这样激烈的竞争中立于不败之地,都必须在汽车品质、汽车的舒适性、经济性、动力性等方面产生一定的突破,而汽车实验则是提高这些项目的一个必经之路。此外,由于近几年汽车市场飞速发展,加之激烈的市场竞争,汽车企业面临巨大的成本压力,为了满足各个消费层的需求,抢占市场份额,提高利润,必须在保证其性能和质量的要求的同时尽可能地降低成本。要想做到这一点,往往需要进行大量的汽车实验来保证。

    汽车实验是用实际行驶或模拟的方法,对汽车整车及总成进行实验,以考察其各种性能和寿命是否达到预期的目标。为了满足人们对汽车日益增加的各项要求,需要不断增加汽车实验的项目和实验内容,同时由于汽车功能的扩展,各种新结构、新技术在汽车上的应用,也需要相应增加新的实验内容,这就使得汽车制造商对汽车实验技术的发展更加关注。

    自20世纪60年代以来,世界各大汽车制造厂商相继投入巨资大规模建设汽车实验室和汽车实验场。这些企业常年在汽车实验室里对汽车各个总成部件进行实验,还有数百辆整车在汽车整车实验室及汽车实验场进行实验。此外,汽车实验除了实地的实验外,还有一种虚拟实验,是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。由于汽车的使用条件复杂,汽车工业所涉及的技术领域极为广泛,致使许多理论问题研究得还不够充分,因此汽车实验贯穿于整个汽车设计制造的全过程。

2 科学实验

    科学实验是预先给定一定的目的,通过控制一定的条件,用干预和控制的手段进行科学研究、探索的一种方法。当人们不满足在自然条件下去观察对象,要求对被研究对象进行积极的干预时,就会导致科学实验的产生。科学实验兴起于中世纪,比较有代表性的人物有罗吉尔培根,他明确提出,达到真理的唯一途径是根据实验做出自己的结论,而真理必须经过证明。

    在人类探寻光的本质的过程中,牛顿的微粒说和惠更斯的波动说争论了相当长的时期。牛顿对光的色散、反射、折射都进行过仔细研究,认为光是一种实体,是从光源发出的微细粒子流,把光的各种效应都看成是机械运动,因而把光学纳入机械运动的范畴。光的成影和直线传播很自然地支持了微粒说。惠更斯提出光的波动理论,认为光是在以太媒质中传播的波。他用两束相交光可互相穿越而不发生传播方向改变的事实,反驳牛顿的光的微粒说。用光的波动说能很好地解释光的反射、折射及双折射现象。但是牛顿那时在科学界有较高的威望,所以光的微粒说在相当长时间内占统治地位。

    到18世纪末,托马斯•杨和菲涅尔进行了一系列的实验和研究,杨用光的波动说成功地解释了光的干涉现象,菲涅尔用光的波动说成功地解释了光的衍射现象。菲索和付科先后测定了光速,证实了波动说对折射现象的解释是正确的。后又经麦克斯韦归纳成为完整的光的电磁理论,使光的波动说达到全盛时期。

    19世纪末和20世纪初,人们对光的研究深入到光的发生、发射及光与物质间的相互作用的微观领域,一系列新的实验发现用光的波动理论无法解释。爱因斯坦发展了普朗克的量子论,用光的量子性圆满地解释了光电效应,说明光又显示了粒子性,使人类对光的本性的认识产生了一次历史性的飞跃。

    1905年3月,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文,他认为对于时间的平均值,光表现为波动;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一,即波粒二象性。这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。

    我们可以发现在人类对光的本质的认识过程中,每一次认识的改变都是伴随着那些科学实验的突破而突破。实验科学是最有用、最重要的科学。没有科学实验为基础的理论研究缺乏说服力,再精细的理论推导在科学实验面前也需要低头。

    从本体论的角度看,科学实验是也人的实践形式的一种。科学实验具有属人的特性,既有主观能动性,又在一定程度上具有客观性,主观与客观在科学实验这一人的活动中相互影响,相互作用。因此,我们也可以说,科学实验最终实现的是人的实践的一面,也必然体现人作为实验主体的主观能动性。科学实验也就自然体现为人的本质力量,是对象化了的感性活动。然而科学实验除了作为主观的一面之外,也有着客观反映现实的一面,反映事物本身固有的规律,固有的属性。

3 汽车实验对汽车研发的重要性

    汽车是一种大批量生产、产品性能质量要求高、结构复杂、使用条件多变的产品,任何设计制造缺陷都可能造成严重的后果。无论是新设计或是正在生产的汽车产品,也不论在设计制造上考虑得多么细致周密,都需经过科学而严格的实验。通过试验以检验产品设计、制造及结构的先进性,设计思想的正确性,制造工艺的合理性,使用维修的方便性,各总成部件工作的可靠性。

    汽车实验项目众多,按实验特征可分为室内台架实验、汽车试验场实验、室外道路实验。想要知道那些从图纸上一步一步设计出来的汽车到底能不能安全的在路上行驶,到底能跑多快,是否具有良好的舒适性,我们就要进行汽车安全碰撞实验、汽车发动机特性实验、汽车NVH噪声振动实验等,这些科学的主观能动的实践反映了图纸上设计出的汽车是否能够安全可靠的在路上行驶。

    汽车实验中还包括虚拟实验,可以通过虚拟仿真技术、汽车动力学仿真物理系统,使汽车设计的数字化模型以更直观的方式在计算机上展示出来。通过虚拟实验还可以降低实验的成本,减少部分仪器设备的购置,同时也不需要传统实验中的易耗品的消耗,又避免了实验过程中人为事故的发生;可以不受时间和空间的限制,实验人员可以在任何时间、任何地点进行实验;可以缩短研发周期,节省研发经费,减少环境污染;不受客观条件的影响,可实现在现实中难于进行或不能大量进行的实验项目,如汽车碰撞安全实验等。

    从哲学上讲,虚拟实验其实是技术化了的人工实在。虚拟实验是通过计算机信息技术等营造的客观实在,是科学技术发展的趋势潮流。这种虚拟化的科学实验客体的产生是随着虚拟技术的产生而不断发展的,不是“突然出现”,它的出现与发展是依赖于哲学史上丰富的虚拟认识论的思想,同时它的产生也延伸与拓展了技术认识论的研究视域。

4 结论

    汽车实验作为贯穿汽车设计研发整个阶段的重要内容,充分体现了理论和实验、主观与客观之间的相互影响相互作用。通过进行汽车试验,我们能深入了解汽车在实际使用中各种现象的本质及其规律,对理论设计进行反馈,探寻解决现存问题并验证解决这些问题的效果和程度。汽车实验是保证产品性能、提高产品质量和市场竞争力重要手段,对于汽车研发是不可或缺的一部分。

责任编辑:程玥
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