路面建模的案例
基于CAxWorks.VPG虛擬試驗場模塊的裝甲車耐久疲勞：壕溝、彈坑路、陡坡全場景覆蓋
PART/2
路面建模、載荷生成與疲勞壽命評估
1路面建模方式與精度要求
路面是車輛所受載荷激勵的主要來源，其建模方式和精度直接關系到仿真結(jié)果能否真實反映實車的受載情況。數(shù)字化3D路面主要是對試車場實際路面建模，也可根據(jù)實際開發(fā)需要創(chuàng)建虛構的路面模型，例如為評估整車操控和懸架減震器的平坦路面。
2精細化3D路面的作用
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編輯
實現(xiàn)虛擬試驗場技術，需要精細化的數(shù)字化3D路面模型，3D路面模型的作用是提供足夠詳細試驗場路面，以使車輛經(jīng)過時實現(xiàn)與實際車輛相同的響應。
3VPG路面建模方式分類
在CAxWorks.VPG中，路面建模主要依據(jù)數(shù)據(jù)來源與建模方法分為以下三類：
MGA標準化路面：支持導入MGA格式的標準化路面文件，適用于已有標準試驗場數(shù)據(jù)的快速調(diào)用，保證路面模型的規(guī)范性與可重復性。
參數(shù)化路面：VPG內(nèi)置11種可定制的參數(shù)化路面模型，用戶可根據(jù)分析需求（如耐久性、操控性等）快速定義路面特征，包括壕溝、彈坑路、陡坡、搓衣板路、魚鱗坑路等復雜地形，無需手動逐點建模。
點云掃描路面：通過對實際路面進行激光掃描獲得點云數(shù)據(jù)，并導入VPG生成高精度3D路面模型，適用于需要精確復現(xiàn)真實試驗場路面的場景。
4虛擬道路試驗載荷生成流程
基于試驗場數(shù)字模型（路面模型、輪胎模型、整車多體模型）開展整車道路試驗仿真測試，選定路況并設置車速，生成所定義場景的車輛載荷文件，再對生成的載荷信號進行檢查、截取及濾波。
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展開 虛擬試驗場：汽車開發(fā)的數(shù)字化革命
其核心功能包括三維數(shù)字路面建模，通過創(chuàng)建精確的虛擬環(huán)境，模擬實際道路的各種情況，從而在早期階段預測汽車性能。FTire輪胎測試和模型辨識能夠模擬和分析輪胎在各種路況和駕駛條件下的反應，以此優(yōu)化設計和提升車輛安全性。通過整車多體動力學建模和優(yōu)化，可以模擬整車在不同工況下的動力學行為，為優(yōu)化車輛操控性和駕駛舒適性提供依據(jù)。六分力試驗對標是通過仿真技術精確測量和優(yōu)化汽車的六個基本力，即前后、左右、上下的力，以提高汽車的穩(wěn)定性和控制性。耐久虛擬仿真則通過模擬長期使用和惡劣環(huán)境下的情況，預測汽車的耐用性和可靠性。
一、引言
汽車的開發(fā)需要大量的時間和資金，而且傳統(tǒng)的試驗方法需要消耗大量的物理資源。為了提高汽車開發(fā)的效率和質(zhì)量，數(shù)字化技術已經(jīng)成為了汽車開發(fā)的趨勢。虛擬試驗場是數(shù)字化技術在汽車開發(fā)中的重要應用，它能夠提供高度精確的試驗環(huán)境，加快汽車開發(fā)的速度和降低開發(fā)成本。本文將介紹虛擬試驗場的技術實現(xiàn)和應用，分析其優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，并展望數(shù)字化技術對汽車開發(fā)的未來影響。
二、虛擬試驗場的技術實現(xiàn)
虛擬試驗場是基于計算機仿真技術的汽車試驗平臺，其主要實現(xiàn)包括三維數(shù)字路面建模、FTire輪胎測試和模型辨識、整車多體動力學建模和優(yōu)化、六分力試驗對標以及耐久虛擬仿真。下面將對這些技術進行詳細介紹。
三維數(shù)字路面建模
三維數(shù)字路面建模是虛擬試驗場的基礎技術，它能夠在計算機中構建高度精確的路面模型。這個模型可以包括路面的幾何形狀、摩擦系數(shù)、噪聲和震動等特征。在模擬試驗中，汽車模型通過在數(shù)字路面上運動，模擬真實道路上的運動狀態(tài)。三維數(shù)字路面建模需要基于車輛運動學和動力學模型，考慮路面的各種特征，如平整度、垂直和橫向坡度、橫向橫坡和縱向垂坡等，實現(xiàn)高度真實的模擬效果。
展開 求助路面建模過程中，種子生成網(wǎng)格出錯的問題，可有嘗
路面模型建立好以后，種子生成網(wǎng)格的過程中出錯，想請教一下解決辦法，可有嘗
培訓計劃丨Altair 四月培訓及網(wǎng)絡研討會計劃
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上海辦公室：
上海市靜安區(qū)恒通路268號 凱德星貿(mào)大廈2803室
北京辦公室：
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武漢培訓地點：
武漢市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)創(chuàng)思匯科技大廈16層
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網(wǎng)絡研討會計劃
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基于MotionSolve新界面的車輛動力學分析網(wǎng)絡研討會
04月11日 丨10:00-11:30
1.全新車輛動力學界面；
2.半車和整車建模；
3.載荷計算和操穩(wěn)分析；
4.案例展示。
講師：牛華偉 Altair 技術工程師
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碰撞安全報告管理器ASRM功能介紹網(wǎng)絡研討會
04月18日 丨10:00-11:30
1.基于GPU硬件和LBM算法的風噪模型；
2.虛擬風洞建模方法；
3.基于統(tǒng)計能量法的乘員艙風噪分析；
4.風噪驗證案例。
講師：李健 Altair 技術經(jīng)理
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EDEM 汽車底盤石擊分析網(wǎng)絡研討會
04月25日 丨10:00-11:30
1.汽車底盤及整車建模；
2.石子行駛路面建模；
3.耦合分析流程；
4.石擊和底盤磨損分析。
展開 
康謀分享 | 自動駕駛仿真進入“標準時代”：aiSim全面對接ASAM OpenX
二、OpenSCENARIO：標準化動態(tài)行為建模
ASAM OpenSCENARIO（.xosc）定義了交通參與者的行為、事件與觸發(fā)機制，是仿真場景動態(tài)建模的核心標準。
aiSim 支持 OpenSCENARIO 1.2，具備以下優(yōu)勢：
a. 桌面版與云端 GUI 場景編輯器支持交互式構建，所見即所得；
b. 可描述復雜的車、人、交通燈、靜態(tài)物體之間的行為交互；
c. 支持導出每次仿真過程的 EvaluationResult，便于結(jié)果記錄與對比。
如構建一個典型的 cut-in 場景，用戶只需在編輯器中完成參數(shù)配置，即可自動生成可復現(xiàn)場景文件，大幅簡化開發(fā)流程。
aiSim用標準構建動態(tài)場景、用結(jié)果衡量系統(tǒng)能力，助力自動駕駛功能閉環(huán)驗證
三、OpenCRG：還原毫米級路面細節(jié)
OpenCRG提供標準化方式描述道路表面細節(jié)，支持毫米級不規(guī)則地形建模，用于動力學仿真與輪胎接觸等精細化測試。CRG 文件使用二維 UV 網(wǎng)格系統(tǒng)，描述每個點的精確高程信息。
aiSim 在導入OpenDRIVE 地圖時自動解析符合條件（purpose = elevation，mode = global）的 CRG 元素，提升仿真中的道路表面真實度。
a. 用戶導入地圖時可啟用“應用 CRG 元素”選項，自動映射高程信息。
b. 支持設置橫縱向最小增量值，控制網(wǎng)格精度，最小支持毫米級，顯著提升仿真保真度。精準路面建模，進一步增強地形還原與物理行為一致性。
從低到高增量值下OpenDRIVE地形的變化
四、OpenMATERIAL：更真實的感知仿真
在感知仿真中，物理材質(zhì)決定了相機/激光雷達的真實響應，OpenMATERIAL 提供統(tǒng)一材質(zhì)描述標準，鏈接 3D 幾何與真實物理屬性，實現(xiàn)更貼近真實的感知仿真環(huán)境。
展開 5月29-30日 北京+線上 | ADAMS 傳動、聯(lián)合仿真及二次開發(fā)高級培訓
證書全國通用，聯(lián)網(wǎng)查詢，無須年檢
課程大綱
大綱
主要內(nèi)容
Adams
基本概述
1、Adams軟件簡介
2、Adams/View基礎操作
1）部件建模
2）導入外部CAD模型
3）鉸接的類型和建模
4）原始約束
5）附加約束
6）力和襯套建模
7）接觸力和止檔力建模
車輛建模
1、輪胎和路面
1）Adams/Car功能和限制
2）輪胎類型
3）AdamsView中建立輪胎
4）路面建模器
5）AdamsView中路面建模
6）彈簧阻尼器
7）AdamsView中懸架建模
8）AdamsView中載荷譜輸入
聯(lián)合仿真
1、Adams與Matlab/Simulink聯(lián)合仿真
1）聯(lián)合仿真的意義
2）Adams/View中定義狀態(tài)變量
3）定義Adams的輸入和輸出
4） 導出Adams模型
5）導出的文件含義
6）Simulink中建立Adams模型塊
7）控制系統(tǒng)與Adams模型連接
8） 設置聯(lián)合仿真參數(shù)
9）得到仿真結(jié)果并查看
并聯(lián)結(jié)構
1、Stewart并聯(lián)結(jié)構建模
1）建立液壓缸部件
2）避免過約束問題
3）施加驅(qū)動
4）沖擊分析
傳動系
建模
1、傳動系建模
1） 不同方法建立齒輪模型
1.1鉸接
1.2接觸
1.3專用模塊
2） 不同方法建立軸承模塊
2.1鉸接
2.2襯套
2.3專用模塊
3）不同方法建立凸輪模塊
3.1鉸接
3.2專用模塊
4）繩索建模
5）帶傳動建模簡介
6）鏈傳動建模簡介
二次
開發(fā)
1、命令語言
1）命令語言介紹
練習：理解命令語言
展開 【11月29日-12月1日 北京】Adams多體動力學仿真培訓
Adams/View基礎操作
a) 部件建模
b) 導入外部CAD模型
c) 鉸接的類型和建模
d) 原始約束
e) 附加約束
f) 力和襯套建模
g) 接觸力和止檔力建模
車輛建模
3. 輪胎和路面
a) Adams/Car功能和限制
b) 輪胎類型
c) AdamsView中建立輪胎
d) 路面建模器
e) AdamsView中路面建模
f) 彈簧阻尼器
g) AdamsView中懸架建模
h) AdamsView中載荷譜輸入
聯(lián)合仿真
4. Adams與Matlab/Simulink聯(lián)合仿真
a) 聯(lián)合仿真的意義
b) Adams/View中定義狀態(tài)變量
c) 定義Adams的輸入和輸出
d) 導出Adams模型
e) 導出的文件含義
f) Simulink中建立Adams模型塊
g) 控制系統(tǒng)與Adams模型連接
h) 設置聯(lián)合仿真參數(shù)
i) 得到仿真結(jié)果并查看
并聯(lián)結(jié)構
5. Stewart并聯(lián)結(jié)構建模
a) 建立液壓缸部件
b) 避免過約束問題
c) 施加驅(qū)動
d) 沖擊分析
傳動系
建模
6.
展開 案例24-充氣滾動輪胎的靜水壓流體分析
建模：
為模擬實際情況，輪胎尺寸與P215/65R16/minivan的一個輪胎大致相同。輪胎使用不可壓縮超彈性材料模型，在實體單元內(nèi)部有加強單元，用于模擬輪胎結(jié)構中的鋼加固。
輪胎建模為實體：
通過兩個關鍵點定義一個旋轉(zhuǎn)軸，將劃分的二維網(wǎng)格繞該軸旋轉(zhuǎn)，得到由SOLID186單元劃分的三維輪胎模型。
輪胎內(nèi)部的空氣建模：
輪胎內(nèi)部的空氣由HSFLD242靜水壓力單元建模。單元由固體單元上面分布的壓力節(jié)點ID生成（ESURF）來包含空氣。下圖顯示了在固體單元上生成的流體單元。
因為流體單元像金字塔形狀，在每個壓力節(jié)點ID上有共頂點，流體單元也包含一些不 希望得到的體積。所以流體單元只存在于空氣應該存在的區(qū)域，在不希望有的區(qū)域內(nèi)流體單元具有負體積，如下圖所示：
該技術包含通過順時針排列的節(jié)點手動生成氣體單元。
輪胎加固部分建模：
加強部分由加固單元REINF265建模。不同材料模型用于定義路面接觸區(qū)域的加固和側(cè)面壁。
下例展示了如何用REINF256單元建模：
輪胎邊沿部分建模：
輪胎邊緣通過使用多點約束（MPC）算法（剛性約束）定義為剛體，如下圖所示：
在邊沿節(jié)點上使用節(jié)點-面接觸單元CONTA175，目標單元TARGE170用于定義在輪胎中心的引導點。下面展示了如何建模邊沿：
建模輪胎與路面的接觸：
輪胎表面與路面的接觸部分用CONTA174單元，路面建模為剛性目標面（TSHAP,QUAD），為接觸單元指定沖擊約束（KEYOPT(7)=4）。
材料屬性：
輪胎橡膠采用超彈性材料，空氣采用不可壓縮氣體材料模型，鋼作為加固材料。
展開 自動駕駛の核燃料庫！Tesla數(shù)據(jù)標注系統(tǒng)解析
下面以一個路面標注的例子來說明這一流程。
通常來說我們可以用樣條或者是網(wǎng)格來表示路面，但是因為拓撲約束是不可導的，這些表示方式不太好用。為了方便優(yōu)化，這里選擇使用一個神經(jīng)網(wǎng)絡來隱式地對路面建模。
我們query一個路面上的(x, y)點，然后讓網(wǎng)絡預測路面的高度z，以及一些語義信息，比如車道線，道路邊界等。對于每一個(x, y)，網(wǎng)絡預測一個z，就可以得到一個3D點。我們可以將這個3D點重投影回到各個相機的圖像上。
做出百萬計這樣的query，就能夠得到大量的點重投影回各個相機。圖4右上角顯示了這樣重投影回圖像的點。
圖4，路面重建流程
接下來，我們可以將這些重投影回原圖的點與圖像空間直接做語義分割的結(jié)果進行對比，再在各個相機上，跨過時間和空間維度(across space and time)做聯(lián)合優(yōu)化,得到非常高質(zhì)量的重建結(jié)果。
圖5，路面重建結(jié)果，滿足了各個相機時間和空間上的一致性
最后是得到在整個Clip上連續(xù)一致的稠密標注結(jié)果，如圖5所示。這個一致性是指同一個物體的標注在視頻序列前后幀，以及不同相機的圖像中均保持一致。
這樣的一致性是純?nèi)斯俗o法達到的。
使用這樣的技術，當數(shù)據(jù)采集車經(jīng)過一段路的時候就可以采集并標注附近相關的Clip。更進一步，使用一輛車甚至多輛車多次以不同的方式經(jīng)過同一個地點，能夠獲得多個相同地點的Clip進行標注。
展開 Amesim工程實例詳解：基于Amesim的新能源車駕駛性工程應用實踐應用案例分享
2. off-Road Drivability 分析案例
對于越野地形路面的駕駛性建模，則需要將上述的動力傳動庫2D車輛模型替換為車輛動力學庫中的15自由度車輛模型，并考慮懸架的K&C特性以及越野路面路譜特性（GPS導入或3D map導入），還要耦合轉(zhuǎn)向以及對應的駕駛員模型。模型及仿真軌跡結(jié)果如下圖所示。
仿真分析可得四個車輪轉(zhuǎn)速及電池soc、電壓等結(jié)果，詳見下圖結(jié)果及動畫。
可見，車輛再
沙土軟路面出現(xiàn)了打滑卡滯，并且在轉(zhuǎn)彎時因控制不當出現(xiàn)側(cè)翻。
通過對駕駛員策略進行基于AI的機器人學習訓練進行優(yōu)化（也可以通過Amesim中的ROM工具訓練優(yōu)化控制），并更新模型進行仿真。
從下述動畫可以看到，經(jīng)過駕駛員控制優(yōu)化之后，車輛在沙石路面沒有出現(xiàn)打滑及卡滯，在轉(zhuǎn)彎時也沒有出現(xiàn)側(cè)翻，可以實現(xiàn)平穩(wěn)的駕駛，具有比較好的駕駛性。
文章來源：Simcenter 1D系統(tǒng)仿真
展開 Catia在波紋鋼腹板組合梁深化設計中的應用
二、參數(shù)化建模
1、該項目的特點
該項目的成果是需要運用在實際的材料加工以及施工上，而不是單純作為項目展示。因此需要保證建模的精確程度，所出的圖紙必須滿足加工圖以及施工圖的精度要求。那么就需要考慮橋梁的變超高、預拱度的問題。
結(jié)合鋼結(jié)構加工的特點，波紋鋼腹板采用以直代曲的形式，而內(nèi)外弧長度的差異通過波紋鋼腹板的末端直板段進行調(diào)整。
該項目包含的圖紙較多，若手動進行單跨出圖效率比較低，因此應考慮整座橋梁自適應批量化的出圖模式。
2、該項目的路線及復核機制
橋梁的道路中心線（又稱為骨架線）是建模的基礎，因為模型的所有構件是依附于道路中心線的，道路中心線的準確性將決定整個模型和圖紙的正確性。因此，橋梁的骨架線的創(chuàng)建至關重要，同時還應該準備相應的路線復核機制，保證整條骨架線是符合設計參數(shù)的。
骨架線是平曲線、縱曲線、預拱度的綜合，同時還需要把帶有橫坡和超高變化的路面創(chuàng)建出來作為建模的參考。
骨架線
超高路面
達索系統(tǒng)擁有自己的編程語言——企業(yè)知識語言（EKL），在軟件上可以根據(jù)需要編寫相應的腳本，提取出不同里程點對應的設計高程、橫坡值、預拱度。將提取到的數(shù)據(jù)與設計參數(shù)進行對比，確保骨架線的正確性。
在該項目中，波紋鋼腹板需要用以直代曲的形式，橋梁內(nèi)外弧造成的差異通過腹板末端的直板段進行調(diào)節(jié)。在CATIA軟件中可以定義“用戶特征”，它的作用是可以讓波紋鋼腹板自適應的調(diào)節(jié)，再結(jié)合CATIA的可視化編程功能，批量生成符合要求的波紋鋼腹板。
展開 
離散元技術大會丨三一集團、現(xiàn)代汽車公司、默克醫(yī)療集團嘉賓邀您參會，共探顆粒材料的仿真世界
PM-FlexTire、Altair EDEM和MotionSolve聯(lián)合仿真
軟土蠕變性建模滯后于路面流動性建模主要是因為現(xiàn)的土壤和相應的輪胎模型的限制。
