《汽车检测与试验技术教材》课件第10章 汽车虚拟试验技术.pptx

10.1概述

10.2虚拟试验在汽车工程领域的应用;10.1概述;10.1.1虚拟试验的定义

从广义上讲,虚拟试验是指任何不使用或部分使用实际硬件来构成试验环境,完成实际物理试验的方法和技术。

虚拟试验是在计算机上采用软件代替部分或全部硬件实现各种虚拟试验环境,使试验者如同在真实的环境中一样完成各种预订试验项目,取得接近或等价于真实试验的数据结果。

虚拟试验系统包括软件型系统和硬件在环型系统两种。

10.1.2虚拟试验的特点

虚拟试验的特点如下:

(1)试验成本低。虚拟试验可以大幅度减少样机制造试验次数,缩短新产品试验周期,同时降低实际试验的费用。

(2)试验可重复。虚拟试验技术代替实际试验,实现了试验不受场地、时间和次数的限制,可对试验过程进行回放、再现和重复。

(3)虚拟试验技术应用于复杂产品的开发中,可以实现设计者、产品和用户在设计阶段信息的相互反馈,使设计者全方位吸收、采纳对新产品的建议。

;(4)虚拟试验技术代替实际试验,实现了试验安全可靠、试验可控性好以及信息量大而丰富。

10.1.3虚拟试验常用软件

1.Adams软件

Adams(机械系统动力学自动分析)软件除用于机械系统静力学、运动学和动力学分析外,还可作为虚拟样机分析的二次开发平台,供用户进行特殊功能样机的开发。

2.Matlab软件

Matlab软件用于数值分析、矩阵计算、算法开发、数据分析、非线性动态系统的建模与仿真等,主要包括Matlab模块和Simulink模块两大部分。

3.Advisor软件

Advisor(AdvancedVehicleSimulator)即高级车辆仿真器,是基于Matlab/Simulink环境的仿真软件,由美国能源部(DOE)开发。Advisor软件可用于分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的动力性、燃料经济性以及排放性等性能。

;4.Cruise软件

Cruise软件采用模块化的建模方法,可以搭建和仿真任何一种配置的汽车系统。Cruise软件可用于汽车开发过程中的动力系统、控制系统、传动系统、排放系统开发,汽车性能预测、整车仿真计算以及控制参数和驾驶性能的优化;可实现发动机、轮胎、电动机、变速箱等部件的选型及其与车辆的匹配优化;与Matlab/Simulink模块有接口,可以实现联合仿真。

5.MSC.Fatigue软件

MSC.Fatigue软件是由nCode和MSC公司合作开发的疲劳寿命有限元分析软件,在产品生产制造之前进行疲劳寿命分析,可极大地降低生产原型机和进行疲劳寿命测试所带来的巨额费用。

6.nSoft软件

nSof软件是由nCode公司开发的一套专门解决工程系统疲劳问题的软件,主要由数据分析、数据显示、疲劳分析等模块组成,主要应用于汽车、铁路、能源、国防等工业领域。

;10.1.4汽车虚拟试验场技术

VPG(VirtualProvingGround,汽车虚拟试验场)是专门针对整车分析而开发的仿真工具,可以进行整车的防撞性、安全性、NVH和耐久性等分析。VPG提供的模型库、工具库及固化专家经验的自动化技术可将整车仿真过程中的人员数量及其工作量降到最低。

VPG具有强大的建模能力,为用户提供了多个标准模型数据库。用户只需要调用VPG中的标准模型,并在必要时修改或者调整所需的参数就可快速方便地得到所需模型并进行相应的分析。VPG模型如图101和102所示。

;10.2虚拟试验在汽车工程领域的应用;10.2.1汽车主要使用性能虚拟试验

1.动力性与经济性虚拟试验

汽车的动力性和燃料经济性对汽车的运输效率和运输成本有直接的影响。传统试验方法受外界因素影响较大。采用虚拟试验技术,具有使用方便、快捷、重复性强等优点,能消除实车试验中驾驶员、气候条件和道路环境等外界因素对试验的影响。

2.制动性能虚拟试验

目前,汽车制动性能虚拟试验主要由Adams软件和Matlab软件联合仿真来实现。

通常在Adams/View模块或在Adams/Car模块中建立多自由度的整车仿真模型,在Matlab/Simulink模块中建立防抱死制动系统(ABS)控制模型,然后将ABS控制模型的仿真数据文件导入到Adams软件中进行整车多体动力学仿真。

基于Cruise软件的制动性能虚拟试验步骤如下:

(1)建立整车仿真模型。

(2)实现制动性能虚拟试验,包括直线制动和转弯制动虚拟试验、防抱死制动系统(ABS)虚拟试验。

(3)验证试验。

;3.操纵稳定性虚拟试验

汽车操纵稳定性虚拟试验是用汽车动力学分析数据驱动虚拟环境中的汽车模型,将其在试验过程中的各种状态变化映射到计算机屏幕上,借助于虚拟现