整車道路模擬的案例
道路模擬試驗
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重型車整車道路模擬試驗.pdf
車輛道路模擬試驗系統.pdf
軸耦合道路模擬臺架試驗在整車開發中的關鍵作用
軸耦合道路模擬臺架試驗，作為一種模擬實際路況對汽車造成的影響的技術，正逐步受到各大廠家的重視并納入整車開發試驗體系。本文主要介紹軸耦合道路模擬臺架試驗的技術特點，以及其在整車開發過程中的關鍵作用。這包括如何通過該技術縮短開發周期、適應多樣化的載荷譜工況，并能高度復現整車結構的耐久問題。
圖片來源：比亞迪
軸耦合道路模擬臺架試驗的技術簡介
軸耦合道路模擬臺架試驗技術的主要原理在于，通過臺架系統復現車輛在實際路況中輪心處的受力情況。這是通過高精度的儀器和設備，在車輛行駛過程中，精確測量和記錄輪心在各種路況下的載荷信息。通過這些信息，我們能夠了解車輛在不同環境條件下的運行狀態和性能，進而進行相應的優化和改進。
此外，利用疲勞損傷等效原理進行道路載荷的壓縮，也是該技術的重要組成部分。這是因為在實際運行過程中，車輛經受的疲勞損傷是一個長時間的積累過程。而通過壓縮道路載荷，我們可以在較短的時間內模擬出這個過程，從而實現開發耐久試驗的加速。
軸耦合道路模擬臺架試驗的主要工作步驟包括：載荷譜采集、數據處理、試驗加速、臺架迭代和耐久試驗。載荷譜采集是獲取車輛在實際運行中受到的各種載荷；數據處理則是將這些數據進行整合和分析，形成更有用的信息；試驗加速是通過壓縮道路載荷，縮短試驗時間；臺架迭代是在試驗過程中對臺架系統進行持續優化，以更好地復現實際運行狀態；而耐久試驗則是通過模擬車輛長期運行的情況，評估其結構和性能的耐久性。通過這一系列步驟，軸耦合道路模擬臺架試驗為汽車開發過程提供了有力的技術支持。
軸耦合道路模擬臺架試驗在整車開發中的作用
軸耦合道路模擬臺架試驗作為一種高效的試驗方法，對整車開發中的各個環節都有著深遠的影響。特別是從縮短開發周期、適應多樣化載荷譜工況以及高度復現整車結構耐久問題三個方面來看，它的優勢尤為突出。
展開 經典模擬案例6-來回三通道的道路移動載荷模擬（結果展示）
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface、debond），水化熱（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等），復合材料固化（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等)，粉末燒結模擬（基于子程序），蠕變，彈塑性變形模擬，常規熱力耦合等。
本人只研究ABAQUS一個軟件，因此對軟件認識比較深入，對于ABAQUS軟件數值模擬非常有經驗，目前已經完成有2000+的模擬案例。
如若有技術支持需要，可聯系我QQ 284589695。
展開 經典模擬案例4-道路在移動載荷下的裂紋擴展模擬（結果展示）
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface、debond），水化熱（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等），復合材料固化（基于子程序uexpan、heatval、usdfld等)，粉末燒結模擬（基于子程序），蠕變，彈塑性變形模擬，常規熱力耦合等。
本人只研究ABAQUS一個軟件，因此對軟件認識比較深入，對于ABAQUS軟件數值模擬非常有經驗，目前已經完成有2000+的模擬案例。
如若有技術支持需要，可聯系我QQ 284589695。
展開 
電驅動橋測試試驗方法
動力性能試驗
依據《GB T 18385-2005 電動汽車動力性能試驗方法》的要求進行電機+減速器總成動力性能試驗，該動力性能試驗在具有整車道路工況模擬的多能源動力總成臺架完成，主要包括以下試驗項目：
1) 最高車速
2) 0-50km/h加速時間
3) 最大爬坡度
4) 坡道起步
測試方法：在具有整車道路工況模擬的多能源動力總成臺架上，輸入整車質量、輪胎半徑、風阻系數、道路坡度等參數，測功機工作在整車模式下，測量記錄相應的最高車速、最短時間、最大坡度。
道路循環工況試驗
依據城市道路工況在具有整車道路工況模擬的多能源動力總成臺架完成道路循環工況試驗，目前，應用較廣泛的道路工況主要包括：
1) 歐洲行駛工況NEDC
2) 美國行駛工況USDC
3) 日本行駛工況JDC
4) 中國城市公交工況
測試方法：在具有整車道路工況模擬的多能源動力總成臺架上，按照動力總成系統設計匹配的整車參數，測功機工作在整車模式下，輸入城市道路循環工況（如：圖1所示NEDC工況），測量得到實際車速-時間曲線，根據該曲線與需求車速-時間曲線的對比結果可對該動力總成系統的設計參數進行修正。
耐久工況試驗
依據《GB/T 29307-2012 電動汽車用驅動電機系統可靠性試驗方法》的要求進行電機+減速器動力總成系統耐久工況試驗，耐久工況如圖2所示，其中ns為試驗轉速、TN為電機輸出持續轉矩、TPP為電機峰值轉矩。
展開 前置前驅型（FF）整車模擬
本例中，模擬油門全開時的整車、發動機的運行狀況，計算獲得發動機的轉速、扭矩、車速、軸和輪胎的牽引力的變化情況。同時，運動學模式下可計算循環工況下的油耗、排放等。
【干貨分享】一種快速的整車外氣動CFD模擬計算方法
A)階背式(Notchback), B)快背式( Fastback) 和C) 方背式(Estateback)
4.2 具體分析工況選擇
為更好的進行整車外氣動的模擬對比分析，我們選擇三種不同類型的仿真工況進行對比驗證，分別為：
不考慮地面影響且格柵關閉
考慮地面因素影響
格柵打開狀態，以同時考慮發動機艙內的流動
4.3 不考慮地面影響且格柵關閉狀態的外氣動模擬分析
4.3.1 前處理
為了保證計算的精確性，Simerics MP+可根據整車模型的尺寸直接生成仿真所需的風洞模型并一鍵式生成嵌套式網格，為了更好地捕捉近壁面的流動特性，模板可對車身進行自適應加密，即使是極其復雜的車輛幾何，也無需太多的幾何清理即可生成合理的網格（標準模型約7000萬網格）。
圖1 整車仿真模型
圖2 整車網格結果
4.3.2 邊界設置
Simerics-MP+的整車模板可針對風洞試驗和CFD模擬設置特點，對整個CFD模型進行設置指導。
展開 整車CFD模擬利器——STAR-CCM+ VSim程序包
一方面，整車的外氣動性能，直接影響了汽車的油耗，受到非常多的關注；另一方面隨著發動機升功率不斷提高，前段散熱器的散熱量需求大幅增加，而汽車機艙內部結構布置空間卻越來越緊湊，從而對發動機艙的散熱性能提出了更高的要求。因此，整車風阻系數的降低和發動機艙熱管理在整車項目開發中占據越來越重要的位置。
由于整車涉及到幾千甚至上萬的零部件，結構復雜[圖1]，因此，在進行整車的外氣動、發動機艙熱管理仿真分析時，通常需要花費數周、乃至數月的時間，模擬效率不高。如何提高模擬整車效率CFD分析人員一個重要的課題。
圖1 整車零部件示意圖
本文介紹一個全新的整車CFD模擬工具——STAR-CCM+ VSim程序包，使用該工具，整車CFD仿真工程師可以大大提高工作效率。本文將從STAR-CCM+ VSim功能、運行架構等方面來介紹該工具。
圖2 STAR-CCM+ VSim汽車外氣動運行結果
2 STAR-CCM+ VSim功能介紹
VSim是 Vehicle Simulation（車輛仿真）的英文縮寫，是我們對常規汽車外氣動、發動機艙熱管理模擬過程的命名。
1) VSim程序包用于自動化執行整車CFD仿真流程：從CAD文件，自動執行CFD仿真流程的每一步，直至生成PPT格式的結果報告。
2) VSim程序包是數年來我們的汽車行業模擬專家的經驗積累，以及數年來所編寫的每一步模擬流程宏命令的集成。
3) VSim程序包以STAR-CCM+嵌入式(plug-in)方式運行，具有GUI界面[圖3]，方便用戶的使用。
展開 極大規模整車氣動數值模擬——構筑數字風洞基礎框架
摘要
本應用基于神威·太湖之光超級計算機與自研自適應加密網格框架（SAMR[1]）完成了某真實汽車模型的氣動仿真數值模擬。為提高計算精度與效率，采用了8層網格加密，網格規模約10億量級、并行規模在50萬核并行規模。流場數值求解器則是采用了自主研發的非定常格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2]，Lattice Boltzmann Method）與采用簡單的Smagorinsky湍流模型。所計算的Ahmed標準車模阻力系數與實驗高度吻合，具備了工程應用能力。
一、背景
在汽車設計和改型中，數值計算和風洞試驗是評估氣動性能的兩大手段。風洞試驗模型制作和試驗實施的周期長，成本高，因此如何減少風洞實驗次數，提高汽車設計效率，一直是汽車設計及空氣動力學領域研究的重點。
數字風洞即風洞的數字化，是遵循數字孿生理念，通過高保真數值計算、機器學習等技術手段，將物理風洞試驗設施和試驗過程1:1還原到數字世界，從而具備實施高置信數字風洞試驗的能力。通過數字風洞試驗，可以取代部分早期風洞試驗車次和部分風洞試驗，從而緩解風洞試驗成本高、周期長與旺盛試驗需求之間的矛盾。
國家超級計算無錫中心神工坊團隊，依托我國最先進的國產自主超級計算機神威·太湖之光，自主研制了結構網格自適應框架（SAMR[1]）與格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2],Lattice Boltzmann Method)，形成了自主數值風洞軟硬件基礎框架，可以高效地為汽車氣動仿真賦能。
二、方法
下面對40m/s(或144km/h)速度下的Ahmed標準汽車模型（25°后背角）與某實車模型進行數值模擬。
（1）網格生成: 采用國家超級計算無錫中心自主開發的結構網格自適應加密框架，可對汽車中復雜幾何表面以及流場變化劇烈的地方進行自動加密。
展開 技術分享︱極大規模整車氣動數值模擬——構筑數字風洞基礎框架
</p><h2 class="ql-align-justify"><strong> 二、方法</strong></h2><p class="ql-align-justify"> 下面對40m/s(或144km/h)速度下的Ahmed標準汽車模型（25°后背角）與某實車模型進行數值模擬。</p><p class="ql-align-justify"> （1）網格生成：</p><p class="ql-align-justify"> 采用<strong>自主開發的結構網格自適應加密框架</strong>，可對汽車中復雜幾何表面以及流場變化劇烈的地方進行自動加密。</p><p class="ql-align-justify"> （2）流場求解器：</p><p class="ql-align-justify"> 采用<strong>自主開發的基于多層加密格子玻爾茲曼方法的流場求解器</strong>，具有并行效率高且易于處理復雜幾何等優點。</p><p class="ql-align-justify"> （3）湍流模型：</p><p class="ql-align-justify"> 選用<strong>Smagorinsky模型</strong>，它是一種簡單的大渦模擬模型，且易于在格子玻爾茲曼方法中實現。
展開 福特汽車 | NVH模擬器怠速振動評審與分析
關于NVH模擬器
NVH模擬器具有多種形式——桌面NVH模擬器、整車NVH模擬器、道路NVH模擬器。桌面模擬器是聲品質評審的標準配置，整車模擬器和道路模擬器是噪聲振動評審的高端定制配置。
來看一個案例——
主角：福特汽車
工具：整車模擬器
目的：怠速振動特性評審分析
案例背景
在這個項目中，福特汽車選擇了兩款非常接近的樣車：相同的動力總成，車身結構略有不同。一輛車輛（車輛A）具有可能不令人滿意的怠速振動特性，而另一輛車輛（車輛B）具有平均可接受的怠速振動特性。這些車輛使用的發動機是4缸發動機。
解決方案
如圖1和圖2，整車NVH模擬器能夠營造更接近真實場景的環境，幫助用戶理解車輛的噪聲振動特性的實際感受，加快車輛設計中的決策過程。在研究怠速工況的振動特性時，整車NVH模擬器同時再現車輛的怠速噪聲和振動，使評審更接近車輛的實際狀態，提供準確的評審。
圖1：整車NVH模擬器車內場景
圖2：整車NVH模擬器車外場景
分析過程
創建兩臺樣車的NVH模擬器模型后，在真實車輛環境下，分別模擬播放兩臺樣車的怠速噪聲振動特性，進行“背靠背”對比，研究兩臺樣車主觀評審結果之間的差異，如圖3。在主觀評審的同時，對噪聲振動客觀數據進行分析，對比兩臺樣車之間的差異。如圖4，在2階、4階等，存在差異。
圖3：主觀評審問卷1
圖4：噪聲分析對比
研究結果
通過控制各種噪聲振動特性參數，兩臺樣車主觀評審結果之間差異變得非常清晰。而且，研究結果表明，怠速工況下，噪聲和振動對人的主觀感覺都有貢獻，需要同時考慮噪聲振動兩種因素。
關于B&K工程咨詢服務
實現產品目標和提高產品性能并不總是容易的。讓試驗變得有意義并將結果轉化為行動也具有挑戰性。
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