車輛工程中虛擬技術的應用探究

黃森

摘 要：在車輛工程中，工程設計與制造是重要的組成部分。在設計與制造環節中，需要將較多的因素考慮在內，才能保證設計質量與制造質量。因此，需要不斷學習先進的新技術并應用于實際中，從而提升設計質量與制造水平。虛擬技術的誕生為車輛設計與制造提供了先進的技術支持，此技術是指利用計算機系統進行車輛工程設計與使用的模擬過程，從而準確把握設計質量、及時發現存在的問題，提高設計水平。

關鍵詞：車輛工程;虛擬技術;應用

計算機技術的快速發展下，以計算機技術為基礎的各種技術也呈現快速發展的趨勢。較多的領域已經引進計算機技術的利用，改變了行業的發展狀態，穩固企業在市場中的地位，并且同時獲取較高的經濟效益與社會效益。車輛工程設計與制造中也同樣融入了計算機技術，并不斷引入先進技術促進企業發展。由于這兩個環節是車輛工程中難度較大的環節，需要利用先進的技術解決困難，促進發展。虛擬技術的誕生為車輛工程帶來了曙光，此技術是在計算機技術發展基礎上建立的汽車生產與制造技術，可提高設計與制造的效率，提升汽車性能。

1 車輛工程虛擬技術概述

車輛工程中所應用的虛擬技術，是指利用虛擬樣機，利用可視化環境的優勢，對車輛的外觀、功能、舒適度等進行合理的規劃，是一種基于計算機技術下較為新型的數字設計方法，該方法是目前車輛工程中較為先進化的，通過對所需要的車輛進行建模、仿真等，為車輛工程供給牢靠的數據剖析和理論支撐。虛擬樣機技術在車輛工程中，與傳統車輛工程設計相比較，注重的是完善化、體系化、周期化的設計，從而才能提高汽車產品的質量，實現汽車的更多功能。另外，虛擬技術的應用，可以對車輛設計的數據進行有效整理，對其功能進行有效的分析，減少了設計師的工作量，設計師能夠抽出更多的時間優化車輛設計?？梢姡摂M技術應用于車輛工程中具有較多的優勢作用。

2 車輛工程虛擬技術與傳統技術相比較

虛擬技術與傳統技術相比較，具有如下的優勢：第一，數字化水平高。傳統技術設計的產品容易發生嚴重老化的問題，并且老化后還需要重新制作。而虛擬技術只需要保持整體設備完成性，利用虛擬技術具備的數據采集功能，可保障數據采集的精確性，還可以對現有設備進行更新。虛擬技術分析整體時，如果發現存在問題，可隨時調整整體，而傳統技術，需要拆裝整體模型再進行改善。第二，能夠縮短車輛設計時所用的時間，提高生產制造車輛的效率。目前，汽車產業已經成為我國經濟發展的主力，而推動汽車行業發展的重要工具是先進技術。傳統車輛制造過程依靠的是流水線生產的方式，生產中質量不達標、車輛生產效率較慢。而目前采取的是高科技、柔性技術生產線，車輛制造生產的效率大幅度提升，還可以通過更多人性化的數據分析，使車輛的功能更加滿足人們的需求。在開發新車型時，需要的時間可能要達幾年之久，而現在只需幾個月或者是更短的時間，依靠的是虛擬技術。

3 車輛工程虛擬技術的關鍵性技術

3.1 總體技術

總體技術是指在設計車輛時建立的總體方案，內容主要包括設計方案、細致化設計、概念性設計、仿真設計等。車輛設計的順利開展與各環節的設計密切相關，應站在全局角度思考設計過程，從而有效保障汽車正常運行的要求。在設計時，需要將各個部分考慮在內，還要與具體的環境相結合，才能進入開發樣機的環節中。可見，總體技術是開展其他工作的重要基礎內容，設計時應以總體技術為指導思想，在改變設計時也需要以此為核心。

3.2 方案設計的評價

車輛設計完成后需要進行方案評價，是保證設計方案可行性的重要措施，具體的評價過程如下：（1）虛擬環境中測試材料性能;（2）工作人員觀看測試過程;（3）掌握測試結果;（4）提出改進建議;（5）優化設計方案;（6）進行車輛零件裝配模擬及虛擬測試。（7）相關人員站在成本會計的角度綜合評價各種設計方案，從而獲取最科學合理的設計方案。

3.3 并行工程

虛擬樣機在車輛工程中得以運用并行的過程、可大幅度提升設計效率。需要各部門在跨過程的每個環節中都要加強合作與交流，詳細檢驗車輛設計方案并提出具有建設性的建議，從而實現提高車輛質量的目標。另外，應用虛擬技術的并行設計特點，大大降低設計成本，讓關聯公司獲取了較高的經濟效益。

3.4 優化設計

車輛設計工作中，需要不斷進行設計的優化，從而保證汽車具備良好的性能。通過利用虛擬技術，能夠提高設計優化的質量，進一步保障車輛的性能。在進行優化設計時，需要優化人員充分了解車輛的性能，才能保障優化設計的質量。在實際工作中要詳細列出工程實際內容，根據實際情況選取變量.再利用目標函數與約束條件優化設計數學模型，從而達到提高汽車制造質量的目的。

3.5 集成仿真與數據協調

在應用虛擬技術時，可利用仿真技術進行最后的汽車性能檢驗工作。由于此環節具有較高的要求，需要設計人員綜合考慮各子系統之間的關聯性，實現各子系統之間的協調后，再建立各模塊間的數據通信，從而保證仿真效果。

4 虛擬技術在車輛工程的運用

4.1 應用于車輛輪胎中

輪胎在車輛行駛過程中起著至關重要的作用，因此，為提高輪胎的質量，輪胎設計需要達到科學性與合理性的要求，只有輪胎性能得到保證，才能保障汽車具備穩定性與舒適性。在設計汽車輪胎時，需要考慮多種因素并與實際情況相結合，從而使車輪滿足運行環境。具體設計時，需要考慮的內容包括輪胎尺寸、不同環境下輪胎的狀態、不同壓力環境下輪胎的狀態等。在設計中應用虛擬技術，可以模擬路面狀態，利用模擬輪胎，使其在不同路面上行駛，判斷輪胎性能，根據判斷結果明確設計方案是否具備有效性。針對無效方案，可根據測試結果調整輪胎設計方案。

4.2 應用于車輛系統的可靠性實驗

車輛在實際中的運行時效和安全性與系統的可靠性具有密切相關的關系，在車輛工程中運用虛擬技術能夠提升系統可靠性，對車輛工程具有十分重要的意義。在生產車輛前，需要全面分析汽車性能，主要是開展可靠性的分析。利用虛擬技術分析汽車系統的可靠性，可模擬出運行失誤，對實際效果進行有效預測。如果存在可靠性低的風險，可及時分析引發的因素并有效改善，從而提升車輛穩定性。在生產時強化落實生產規范保障汽車生產質量?？梢?，利用虛擬技術進行車輛系統實驗，能夠有效提升車輛可靠性。另外，借助此技術還可以分析部件物理運轉、部件運行模擬等，為車輪速度的快速提升提供先進技術的支持。

4.3 應用于車輛動力學和穩定性

研究車輛動力學與穩定性的主要軟件是ADMAS，應用這款軟件能夠實時反映車輛的動力與穩定性效果，若穩定性不佳，應及時采取解決辦法，但是卻在創建交互性與虛擬場景方面還具有一定的缺陷。利用虛擬技術反映車輛動力學與穩定性時能夠實現實時反映，為設計者提供準確的數據支持。另外，此技術還具有其他方面的優勢。例如，反映不同狀態下車輛輪胎的受力情況，展示輪胎壓痕變化等，都可以利用圖像形式進行表現。

4.4 應用于虛擬駕駛技術

虛擬駕駛可以讓體驗者在虛擬駕駛過程中體驗出真實的駕駛感受，可以讓駕駛者了解車輛的性能，包括可靠性、操作系統的穩定性、舒適度等，為購買決策提供準確的數據支持。目前，由于車輛逐漸增加，引發的交通事故也不斷提升，需要車輛工程設計中加強防震設計、安全性能設計，從而提高汽車的安全性能。通過利用虛擬技術中的跟蹤功能、虛擬駕駛功能，有效收集車輛的參數，并根據數據結果設定控制汽車的參數，并根據掌握的數據改善原有設計。另外，還可以利用虛擬技術進行沖撞試驗，從試驗中分析汽車的防震性能、安全性能，再通過優化設計，實現提高汽車安全性能、保護乘車人員安全的目的。

4.5 虛擬原型的研究

在汽車研發環節中，傳統研發模式利用的是通過創建模型與物理實驗的形式開展汽車的研發設計工作。只有通過物理實驗的試驗要求后，才能進行汽車零件的生產，然后再開展汽車制造的過程。這種傳統研發模式，需要根據實際情況更改汽車零件，才能保證零件具備相應的性能并充分發揮作用。這種傳統研發模式具有成本高、生產周期較長的缺陷，并且在實際生產過程中會產生浪費材料較多的問題。目前進行的汽車設計與研發過程中，在構建汽車模型與汽車生產過程中都是應用仿真技術完成目標的。通過實際應用生產能力大幅度提升，并且有效縮短了設計周期與生產周期，從生產的零件質量看，零件可靠性能更強、誤差更小、汽車性能良好。另外，利用虛擬技術中的仿真技術還可以修改汽車元件，能夠有效保證汽車零件精準化要求。如果在汽車生產過程中未符合實際的汽車性能，可以在虛擬技術中修改設計方案，從而滿足汽車生產與實際性能相符合的目的。這種方式可以有效節約經濟成本，還可有效縮減周期。

5 結束語

綜上所述，虛擬技術是以計算機技術為基礎而創建而出的新技術，將虛擬技術應用于車輛工程中，可有效降低設計成本與設計周期。在車輛工程中，車輛輪胎、車輛系統可靠性實驗、車輛動力學與穩定性、虛擬原型研究等多個方面應用虛擬技術實現了提高汽車性能、安全性、穩定性的要求，從而促進汽車行業的快速發展。

參考文獻：

[1]孫灝.車輛工程中虛擬技術的應用[J]. 南方農機，2019，（1）：179.

[2]高巖.車輛工程中虛擬技術的應用價值探討[J].絲路視野，2018，000（010）：119-119.

[3]肖安鎮.車輛工程中虛擬技術的應用價值研究[J].時代汽車，2017，（10）：63-64.