車輛工程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用探究

尹荊業(yè)

摘 要：在車輛工程領(lǐng)域，汽車設(shè)計和制造非常關(guān)鍵，而汽車在設(shè)計過程中需要考慮的因素非常多，汽車機構(gòu)、汽車零部件、汽車性能等都包含在其中，因此車輛工程中汽車設(shè)計和制造環(huán)節(jié)提升的難度非常大，且一旦在汽車設(shè)計和制造過程中某些環(huán)節(jié)欠妥，就可能會影響汽車的性能，甚至?xí)绊懫囻{駛安全，為了解決這一問題，車輛工程領(lǐng)域相關(guān)專家進(jìn)行了大量的研究，并發(fā)現(xiàn)虛擬技術(shù)有助于解決這一問題，在經(jīng)過試驗后證實，將虛擬技術(shù)應(yīng)用到車輛工程領(lǐng)域不僅能夠提升車輛設(shè)計的質(zhì)量，而且還有助于提升車輛工業(yè)制造質(zhì)量和效率，虛擬技術(shù)因此在車輛工程領(lǐng)域備受關(guān)注，被認(rèn)為是未來車輛工程領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一。

關(guān)鍵詞：車輛工程;虛擬技術(shù);應(yīng)用

1 車輛工程虛擬技術(shù)概述

虛擬技術(shù)是指，通過計算機技術(shù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)建立一個虛擬空間模型，這一虛擬空間模型打破了物理空間限制，使得車輛設(shè)計者能夠通過利用計算機模型對汽車的外觀、舒適度、性能以及汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，不僅如此，計算機還能夠?qū)ζ囋O(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析和運算，并對汽車設(shè)計舒適度和性能方面進(jìn)行預(yù)測。通過應(yīng)用虛擬技術(shù)，汽車設(shè)計過程中大量的繪圖、建模以及數(shù)據(jù)運算工作能夠交由計算機完成，這能夠為汽車設(shè)計者節(jié)省大量的勞動時間，使其有更多的時間和精力專注于汽車設(shè)計，并對汽車設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，除此之外，應(yīng)用虛擬技術(shù)也能夠讓汽車設(shè)計更加具象化，使汽車設(shè)計有更加直觀的呈現(xiàn)效果，便于設(shè)計者對其進(jìn)行改進(jìn)，也使汽車企業(yè)管理者對新的汽車設(shè)計進(jìn)行深入了解和認(rèn)知，從而對新的汽車設(shè)計提供更多地支持。虛擬技術(shù)在使用過程中對于計算機硬件設(shè)施的要求較高，一旦計算機硬件達(dá)不到虛擬技術(shù)的應(yīng)用要求，則可能會出現(xiàn)汽車設(shè)計過程中相關(guān)數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的情況，影響虛擬設(shè)計在車輛設(shè)計和制造過程中的應(yīng)用，基于此，我國自20世紀(jì)80年代對計算機硬件設(shè)施進(jìn)行了大力投入，我國計算機硬件設(shè)施也有了大幅提升，為虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用創(chuàng)造了更加有力的條件。

2 車輛工程虛擬技術(shù)的關(guān)鍵

2.1 車輛工程虛擬樣機的總體技術(shù)

車輛工程虛擬樣機在使用的過程中主要分為了方案設(shè)計、概念設(shè)計、方案設(shè)計、仿真設(shè)計和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計等5個部分，要想虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用取得了良好的應(yīng)用效果就必須使這5個部分充分發(fā)揮其作用，并進(jìn)行協(xié)同運作。基于此在應(yīng)用車輛工程虛擬樣機的過程中必須加強各部分之間的聯(lián)系，使得各部分之間的信息能夠充分流通和共享，不僅如此，還需要在進(jìn)行車輛設(shè)計工作前確定好各部分的職責(zé)以及虛擬樣機的開發(fā)周期，使虛擬樣機的研發(fā)工作能夠順利開展，并如期高質(zhì)量完成虛擬樣機研發(fā)工作。

2.2 虛擬環(huán)境下的車輛方案設(shè)計評價

在使用虛擬技術(shù)設(shè)計車輛方案的過程中，不僅需要研發(fā)出新的車輛設(shè)計方案，還需要對車輛設(shè)計方案進(jìn)行檢測和優(yōu)化，從而保障車輛方案設(shè)計的質(zhì)量。因此在車輛方案設(shè)計初步完成后，相關(guān)研發(fā)人員需要使用虛擬技術(shù)對車輛方案設(shè)計進(jìn)行建模，并通過計算機技術(shù)檢測相關(guān)模型以及數(shù)據(jù)，在得到相關(guān)數(shù)據(jù)后，設(shè)計研發(fā)人員需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并找出方案中存在的不足進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行再次測試，最終得出多個不同版本的車輛設(shè)計方案的測試數(shù)據(jù)，設(shè)計研發(fā)者在對比多個設(shè)計方案的成本造價、性能、外觀和舒適度后，選擇最優(yōu)的設(shè)計方案投入車輛制造流程。

3 車輛工程虛擬技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 虛擬技術(shù)在車輛輪胎中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)在汽車輪胎中具有重要的應(yīng)用。汽車輪胎是汽車制造過程中的重要的零部件，輪胎質(zhì)量的好壞直接影響到了汽車整體性能的發(fā)揮，特別是對汽車駕駛的舒適度有著重要影響，在汽車輪胎的設(shè)計與制造過程中，主要需要考慮汽車輪胎的尺寸和汽車在不同駕駛環(huán)境中的體驗感，因此相關(guān)設(shè)計者需要綜合考慮汽車的駕駛環(huán)境等因素對汽車輪胎進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

3.2 虛擬技術(shù)在車輛系統(tǒng)的可靠性實驗應(yīng)用

車輛系統(tǒng)的可靠性對于車輛駕駛安全具有重要的影響，因此在汽車投入大規(guī)模量產(chǎn)之前，都需要對車輛系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行測試，在測試通過后才能夠投入規(guī)?；a(chǎn)和銷售。在過去進(jìn)行車輛系統(tǒng)可靠性檢測過程中，主要是通過實際生產(chǎn)設(shè)計方案車輛來進(jìn)行測試的，這一方法耗時較長且會造成汽車材料浪費，而通過使用虛擬技術(shù)進(jìn)行車輛系統(tǒng)檢測，則能夠模擬車輛系統(tǒng)檢測環(huán)境以及對車輛設(shè)計方案進(jìn)行虛擬建模，使得建模車輛在各種虛擬測試環(huán)境中運行，并得出相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)判斷車輛系統(tǒng)的可靠性，由此可見，一方面使用虛擬技術(shù)檢測車輛系統(tǒng)可靠性的成本更低，效率也更高，另一方面，使用虛擬技術(shù)也能夠為車輛系統(tǒng)的可靠性提供更客觀和科學(xué)的依據(jù)，使汽車的生產(chǎn)質(zhì)量能夠得到保障。

3.3 虛擬技術(shù)在車輛動力學(xué)和穩(wěn)定性應(yīng)用

虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用還體現(xiàn)在車輛動力學(xué)和穩(wěn)定性的測試方面，當(dāng)前通過虛擬技術(shù)測量車輛動力學(xué)和穩(wěn)定性的軟件主要是ADMAS，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，這一軟件實現(xiàn)了對車輛動力學(xué)和穩(wěn)定性的實時監(jiān)測，但是這一軟件當(dāng)前還存在一定的缺陷，即在測試的過程中，對于虛擬場景的創(chuàng)建以及車輛與虛擬場景的交互測試還存在諸多問題。應(yīng)用虛擬技術(shù)測試車輛動力學(xué)與穩(wěn)定性與傳統(tǒng)車輛動力學(xué)與穩(wěn)定性測試相比，虛擬技術(shù)測試車輛動力學(xué)與穩(wěn)定性的最大優(yōu)勢在于虛擬技術(shù)能夠?qū)崟r測量車輛的動力學(xué)情況和數(shù)據(jù)，使得車輛在不同路況下，車輛輪胎的受力情況、覆蓋地面的情況等數(shù)據(jù)能夠得到詳細(xì)且實時的反饋，而這些數(shù)據(jù)檢測結(jié)果有利于設(shè)計者對車輛動力學(xué)和穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)反饋情況對車輛設(shè)計方案進(jìn)行一定的調(diào)整，進(jìn)而優(yōu)化車輛的動力學(xué)和穩(wěn)定性。

結(jié)語：總而言之，虛擬技術(shù)在車輛設(shè)計及制造的過程中具有重要的應(yīng)用價值，在未來車輛設(shè)計與制造中具有廣闊的應(yīng)用場景，然而當(dāng)前虛擬技術(shù)的硬件設(shè)施以及虛擬技術(shù)本身的發(fā)展水平有限，在汽車設(shè)計方案檢測過程中的應(yīng)用還存在一定問題，因此相關(guān)企業(yè)需要加大對虛擬技術(shù)的研究投入以及加強虛擬技術(shù)在車輛設(shè)計與制造中的應(yīng)用，使得虛擬技術(shù)在促進(jìn)車輛工程行業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣，李喆，高峰.車輛工程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用價值探討[J].時代農(nóng)機，2017，44（03）：59，61.

（沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113001）