車輛工程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值探討

高巖

【摘要】車輛工程的設(shè)計(jì)和制造是汽車生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，但是這兩個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)展也較難，對(duì)汽車的設(shè)計(jì)需要考慮的因素有很多，需要運(yùn)用的技術(shù)也比較多，所以就需要對(duì)其更新設(shè)計(jì)和制造的方式。虛擬技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)上發(fā)展而來(lái)的一項(xiàng)汽車生產(chǎn)和制造的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了汽車設(shè)計(jì)和制造工作的高效，提高汽車的性能。

【關(guān)鍵詞】車輛工程；虛擬技術(shù)；應(yīng)用價(jià)值

一、虛擬技術(shù)

虛擬技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)作為平臺(tái)，并在使用中借用傳感器技術(shù)和各種科學(xué)技術(shù)的新型技術(shù)。對(duì)于虛擬技術(shù)來(lái)說(shuō)，它主要是依托計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支撐后臺(tái)，讓人們能更加形象地聽(tīng)到和看到，就像真的一樣。但是虛擬技術(shù)還有技術(shù)沒(méi)有突破，存在了實(shí)際應(yīng)用的缺陷。虛擬技術(shù)研究工作人員在進(jìn)一步攻克難關(guān)，為顧客提供一個(gè)更加真實(shí)的體驗(yàn)環(huán)境，另外顧客還可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與圖片進(jìn)行交流討論，得到一個(gè)真實(shí)精確的體驗(yàn)。近年來(lái)，虛擬技術(shù)在汽車工程中的廣泛使用，不僅使汽車的研究開(kāi)發(fā)節(jié)省了成本，還使汽車的研究技術(shù)得到了精確。虛擬技術(shù)的應(yīng)用形象具體，更有益于人民的理解，又可以多次應(yīng)用。

二、車輛工程虛擬樣機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）車輛工程虛擬樣機(jī)的總體技術(shù)

虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)主要由初步方案設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)這五大部分組成。要想車輛工程設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，各個(gè)部分必須加強(qiáng)協(xié)調(diào)合作，一切從全局出發(fā)，保證系統(tǒng)各部分都能正常運(yùn)行。這五個(gè)部分相輔相成，所以在車輛工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，各部門(mén)需要認(rèn)識(shí)到資源共享與信息交換的重要性，并考慮到具體的工作環(huán)境，大體確定具體的虛擬樣機(jī)開(kāi)發(fā)周期。

（二）虛擬環(huán)境下的車輛方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

要想順利開(kāi)展車輛工程的虛擬樣機(jī)工作，虛擬環(huán)境下材料方案設(shè)計(jì)的工作質(zhì)量必須要得到保證。相關(guān)人員需要在計(jì)算機(jī)提供的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，對(duì)已有的虛擬模型提出批判性的建議和意見(jiàn)，還可以模仿車輛零件的裝配過(guò)程，對(duì)其進(jìn)行虛擬測(cè)試。然后，相關(guān)人員再根據(jù)虛擬試驗(yàn)后的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行成本核算和整體評(píng)估，從而選定最科學(xué)、最合理的車輛工程設(shè)計(jì)方案。

（三）虛擬樣機(jī)工程的并行工程

虛擬樣機(jī)工程的一大特色就是支持并行設(shè)計(jì)，車輛工程中將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等多個(gè)環(huán)節(jié)交叉進(jìn)行，大大提高了車輛工程設(shè)計(jì)的工作效率。在各環(huán)節(jié)交叉進(jìn)行的過(guò)程中，各部門(mén)也要加強(qiáng)彼此間的合作與交流，從而對(duì)已有車輛設(shè)計(jì)方案提出更具建設(shè)性的發(fā)展建議，提高車輛質(zhì)量。虛擬樣機(jī)工程中的并行設(shè)計(jì)節(jié)省了汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)周期，大大提高了相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）虛擬樣機(jī)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)

虛擬樣機(jī)工程的目的是通過(guò)模擬測(cè)試，確保車輛工程的質(zhì)量，而優(yōu)化設(shè)計(jì)則是保證汽車產(chǎn)品性能的有效途徑。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員必須熟悉車輛工程的方案計(jì)劃，了解具體的工程實(shí)際，并根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)狀，選取相應(yīng)的設(shè)計(jì)變量，列出目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過(guò)給具體的數(shù)學(xué)模型求解使虛擬樣機(jī)工程程序化。

（五）虛擬樣機(jī)工程的集成仿真與數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)

在整個(gè)虛擬樣機(jī)工程中，集成仿真是技術(shù)要求最高的一個(gè)工作階段。系統(tǒng)集成需要考慮各個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，通過(guò)協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)，根據(jù)觀察到的數(shù)據(jù)變化改變實(shí)體模型，從而實(shí)現(xiàn)不同模塊之間的數(shù)據(jù)通信。

三、虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用

（一）車輛輪胎的應(yīng)用

虛擬技術(shù)在輪胎設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要就是輪胎的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，其可以模擬路面狀況，對(duì)輪胎的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分析，了解在不同的路面狀況下，輪胎的使用效果、輪胎的性能、穩(wěn)定性和舒適度。虛擬技術(shù)可以將輪胎的模型用三維有限元模式直觀的表現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況來(lái)看，虛擬技術(shù)對(duì)輪胎的運(yùn)行情況的分析是比較正確的，符合實(shí)際的運(yùn)行情況。

（二）車輛系統(tǒng)的可靠性實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

就虛擬技術(shù)而言，其可以對(duì)各種事物進(jìn)行模擬，都可以實(shí)現(xiàn)較好的效果，其制造物品的經(jīng)濟(jì)成本較低，需要的時(shí)間也比較短。虛擬技術(shù)的這種能力正符合車輛工程需要。虛擬技術(shù)在車輛系統(tǒng)的可靠性實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解實(shí)際與虛擬車輛可靠性的判斷。車輛系統(tǒng)的可靠性實(shí)驗(yàn)中有三個(gè)重要的數(shù)據(jù)：道路數(shù)據(jù)、車輛應(yīng)力數(shù)據(jù)和預(yù)期的疲勞值。

（三）車輛的動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性應(yīng)用

車輛的動(dòng)力學(xué)和操控的穩(wěn)定性的研究軟件主要為ADMAS。通過(guò)對(duì)虛擬技術(shù)的應(yīng)用，這項(xiàng)軟件可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的反應(yīng)，但是在交互性和虛擬場(chǎng)景的創(chuàng)建上還存在一定的缺陷。虛擬技術(shù)在車輛的動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定性的應(yīng)用上主要就是實(shí)時(shí)的反映，其也具有很多的其他方面的優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)汽車企業(yè)目前應(yīng)用于車輛工程中的虛擬樣機(jī)技術(shù)是以多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)為核心，并結(jié)合多種技術(shù)對(duì)汽車產(chǎn)品運(yùn)行工作進(jìn)行仿真模擬的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。虛擬樣機(jī)技術(shù)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想基礎(chǔ)上，結(jié)合多種新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)原有技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，使其更好地服務(wù)于車輛工程設(shè)計(jì)工作。

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