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虚拟试验场VPG技术汽车CAE技术的必威体育精装版进展作者：ETA公司一前言现代汽车工程对结构设计提出了越来越高的要求，汽车结构CAE分析已不满足于结构线弹性分析。实际上汽车结构系统中的确存在大量非线性结构问题，汽车产品精益设计要求CAE分析更多地考虑非线性系统的影响。其次，零部件分析虽然是最普遍的分析，但是汽车是一个由成千上万个零部件组成的大型系统，部件间存在极为复杂的力和变形作用关系，人为地假定这个受力关系显然不能满足现代汽车设计要求。第三CAE分析结果和加载直接相关，没有统一的载荷标准就无法准确评价分析结果。汽车系统的工作条件是随机的，CAE分析中引进统一地、标准的道路载荷是行业的普遍要求。第四，分析对象大型化，分析工作迫切要求提高建模效率和模型精度，特别是标准部件（例如轮胎）模型标准化和数据库化。第五，系统分析已经不能满足于刚体模型，需要考虑系统部件的柔度进行动力学仿真。强度分析也需要知道在结构运动过程中的应力响应。这就提出在非线性系统分析模型中同时存在刚体、柔体、铰、弹簧和阻尼部件，同时进行显式和隐式有限元分析。最后，随着汽车产品对安全、节能、清洁、舒适化的更高要求，分析内容从过去的结构分析、优化设计向碰撞仿真、NVH评价、有限寿命方面发展，汽车系统全面仿真已进入实用阶段，虚拟样机开始普及。现代汽车工程对CAE 提出了新的要求，并且将提出更高的要求。CAE行业只有适应这种挑战才能得到发展。二现代非线性软件述评面对前述汽车工程对CAE软件的要求，CAE 软件业的第一个应对是纷纷发展大型高度非线性软件。目前在世界范围内，发展最早、理论最坚实、方法最完全、能够同时进行显式和隐式有限元分析、采用超并行处理、在汽车业中用户最多的当数 LS-DYNA 。鉴于汽车CAE界对大型高度非线性软件LS-DYNA已有全面了解，这里就不多重述。大型商业化通用高度非线性软件，一般是面对全工程界的。从道理上讲，功能虽然有别，但是大体上是可以满足本文第一节所提及的汽车CAE 分析要求，或部分要求。对于工程用户，例如汽车工程用户，大型商业化通用软件中和汽车过程没有关系的功能并不是必需的。用户为满足自己的工程需要，通常进行二次开发。在CAE应用界，有能力的用户大多选择一优秀的通用软件平台，进行不同程度的二次开发，以便在建模、分析程式化、结果统计评价等方面满足自身的需要。这也是CAE 软件强调“开放性”的理由。二次开发的专业软件的确是CAE的一个发展方向。进行大规模，高水平地二次开发，并非一件容易的工作，开发人员应对基本软件平台有充分的理解，有丰富的应用经验和坚实地专业能力。三 VPG是现代汽车工程CAE软件的必威体育精装版成果VPG（Virtual Proving Ground ）虚拟试验场是美国ETA（Engineering Technology Associates, Inc.）公司总结汽车CAE长期工作经验，在LD-DANA软件平台上开发的，是美国 ETA/LSTC/ANSYS 三个公司合作推出专门应用于汽车工程的软件。VPG技术应用于当前汽车产品开发中的前沿—整车系统疲劳、整车系统动力学、NVH和整车碰撞安全及乘员保护等最热门仿真问题。大家知道，软件和工程相结合是特别重要的。VPG技术是ETA公司在多年汽车CAE仿真工作经验基础上，总结丰富地汽车专业工作经验而开发的。LD-DYNA 软件优秀的本质，保证了VPG具有先进的功能。丰富地数据库为用户提供了极大的方便，应用方法简单标准，深受汽车工程界的欢迎。四 VPG功能：VPG虚拟试验场的功能是进行有关整车系统全部试验项目仿真：? 道路条件下，整车系统疲劳寿命分析? 柔性和刚性体组合体（含整车系统）的非线性系统动力学分析? 整车系统NVH 分析? 碰撞仿真和乘员保护及评价五 VPG特点：VPG 的主要特点：1. 是在最著名的非线性软件LS-DYNA 平台上开发的产品，保留了大型通用非线性软件LS-DYNA的全部功能。2. 有强大的建模能力，标准模型数据库化。VPG有全面的标准模型数据库，例如悬挂模型、轮胎模型等，一般只要调用就可以方便地形成整车分析模型。常用的悬架模型有：–McPherson液压减振器 Strut –长短臂Short-long Arm –Hotchkiss渐变叶片弹簧(Leaf Spring) –后拖臂Trailing Arm –五连杆5-link –四连杆Quadra Link –扭杆Twist Beam –实体轴Solid axle 3. 对整车非线性分析，轮胎模型是特别关键的。所以VPG数据库有特别丰富的轮胎模型描述，以适应车身疲劳和寿命分析、振动噪声的NVH研究、动力学分析的需要。? 用于车身疲劳和寿命分析的轮胎模型：内部函数构造轮胎模型从轮胎库中直接选取允许直接输入试验数据SAE971100