Saab在汽车安全和NVH综合特性中使用VPD推动设计进程

    Saab的工程师们把注意力集中在特色的设计.非凡的品质和令人惊讶的多功能性上.要想达到这种效果并制造成世界级的汽车就要不断地创新.在今天这样一个竞争激烈的市场环境下.每一个汽车公司都必须一步一个脚印地提高自己产品的质量.降低成本.并在其他竞争对手之前推出自己的新车.为了达到这些目标Saab主要是依靠CAE软件和MSC公司的VPD工具来设计和制造他们的产品.
   
    自从1990年加入通用汽车公司Saab在设计过程中巴经使用了多中的MSC.Software产品. MSC.Softwar解决方案应用的一个关键地区是瑞典Trollhaettan的Saab噪声协振动中心.中心的负责人Per-Olof Sturesson指出.敞篷车的设计中具有良好的NVH性能是极其重要的.
   
    在他的部门.结构动力学分析和结构传递的噪声分析主要使用MSC.Nastran.虽然瑞典汽车公司把安全性放在第一位，但仍希望驾乘人员在驾驶过程中能迸行一些正常型的交谈.Saab从10年前就开始使用通用集团的噪声和振动结构动力学分析标准工具MSC.Nastran.现在在结构分析领域具有多年经验的Sturesson先生更加体会到使用MSC.Nastran的诸多好处MSC.Nastran是应用得最广泛的工具.
   
    依我来看.对于其他一些分析.Naslran也是最理想的工具.比如对结构动力学分析来说.它能够提站供很多非常重要的特性，尤其是理优秀的板壳单元和出色的特征提取功能.当然优化也是其特色之一.
   
    Sturesson先生指出使用MSC.Nastran的另外-个好处就是为公司作提供了基础.他说"MSC.Nastran的一个主要优点就是能够在通用公司内部共享信息和数据.例如涉及至JI欧洲方面的Opel和Saab平的开发项目要求互相交换数据和结果.MSC.Nastran的模型数据使共享和交换数据和结果变得非常容易.在公司内部.不同的问题有不同的解决方法通过共享的相同模数据就能够得到相似的结果.节省了大量的时间"。目前.在saab有三位工程师负责NVH的声学和动力学结构分析.在他们计算中心.作为主求解摇IBM服务器可以同时进行20个求解工作.每台Hwelett-Packard工作站都可以进行与之相关的前后处理工作.
   
    当然.Saab也使用了MSC.Software的其他产品.比如将MSCADA附用于多体运动仿真动力传动系相关的激励.发动机和传动系位移和发动机悬置力分析等.然后再把这些自虚拟仿真所计算出的力加载到Trimmedbody结构上来计算声压等级t如所有乘员的耳朵位置的声压等。车辆系统模型也被用来进行NVH分析包括道路激励噪声和振动分析.
   
    仿真在Saab的过去和现在
   
    到了90年代，随着模型越来越精确、计算机速度越来越快CAE作为种设计工具已经获得普遍的接受。尽管这样为了研究汽车的行为特性仍然要建立许多物理样机。而现在，虚拟样机被用来分析和帮助驱动开发的进程，物理样机通常只是用来验证仿真结果。
   
    Sturesson说"在what-if"研究方面，很大部分都可以通过虚拟仿真方法来实现，特别是在频率响应或公路、发动机噪声分析领域。
   
    Sturesson还指出虚拟产品开发的个主要优点就是在新车的开发过程中可以更早地做出些重要的决定这样就可以帮助设计人员降低产品的成本并节约时间。他说"虚拟仿真的确是种降低成本的好方法，你有可能在第1次就得到正确的结果.例如在研发的早期概念设计阶段，是决定设计的主要参数的最重要时期此时就能够使用MSC.NASTRAN来预测噪声和振动性能，帮助决定设计的主要参数。在接下来的研发周期中，实际车辆的尺寸只能做小范围的改动在大多数情况下由于这种改动太小根本不能改进汽车的设计.
   
    Sturesson解释说"如果车辆原形出来时你才发现行驶噪声太大，那么切都太迟了。你必须在设计阶段甚至在概念设计阶段就要发现这些问题对于今天的汽车制造商来说，用技术完全可以加速产品进入市场的步伐。Sturesson指出：10年前，工程师需要花费大量的时间来构建物理样机，相比那个时候，现在我们至少节约了1年的研发时间。
   
    开始过程
   
    在一个新型号汽车的研发周期中Saab首先做出整车的概念设计。噪声和振动目标在项目开始之中刀就确定了，因此Sturesson的团队必须尽早地给出符合NVH性能要求的设计信息，他们通过建立一个合适的模型并且依据概念设计修改几何结构，或者通过简单模型的拓扑结构变化来建立模型但不依赖于CAD数据。确定这个新概念比现有的模型更好后，为了进行进一步研究就必须有CAD数据资料CAD数据允许多学和共享同一个模型.设计过程中不同部门可以同时工作。如果NVH部门正在研究一种新型的后悬架系统，他们和车辆动力学部门一起工作并使用同个CAD模型.有可能改变车辆碰撞特性的设计更改必须在耐用性等其他方面经受反复的检验。
   
    一旦设计定型或者有正式版本的CAD数据生成NVH部门通常会使用这个全新的CAD模型，并通过对该模型重新划分网格来获得一个具有新的车门封闭件和底盘的白车身，然后修整车身和底盘，这需要修整后零件的对应关系和非结构部件的惯性特性。衬套特性必须在开始时和其他部门协商确定。当建模结束后，在项目管理会议上会阐述项目的状态!然后做出决定并找出设计的问题，要解决这些问题，就要对必要设计的更改以及该更改对整个车辆性能的影响进行分析NVH部门用MSC.Nastran进行结构动力学、结构声学和频率响应的分析，同时也可以进一步进行设计优化和设计灵敏度分析。
   
    汽车设计的相关部门
   
    为了对车辆进行优化设计，各学科的协同工作是必须的。Sturesson先生说"多学科的优化是一种非常好的工作方式。如果你想获得最好的结果就必须考虑其他部门和学科，没有人愿意购买辆NVH性能很好但却不够安全的汽车必须要找到一种折衷的方案使得车辆的综合性能达到最佳。
   
    开发一种新型号车是非常复杂的,要求从一开始各个团队之间的协作就要朝着正确的方向前进，因为对于不同的目标不同的部门所寻找的方法也是不一样的，为了尽快地得到满意的结果在研发旱期对干设计模型的概念研究是必须的.在设计的初级阶段,驾乘感、舒适性,操控和NVH等性能之间通常会有冲突.Sturesson强调时你必须对悬架系统.车身设计以及军身两侧的附着点设计进行概念研究，如何确定在底盘侧面的悬架系统结构是比较困难的，因为他必须要与其他特性相匹配。"由于底盘部门主要关注操棺性能，为了把噪声和撮动问题都考虑周全必须要早期合作。Sturesson补充说:如果你们之间的信息流通不畅，就不可能同时解决两个问题.
   
    新款Saab9-3敞篷车是Saab研发流程中个比较好的例子。NVH部门首先研究改造标杆车型,然后对敞篷车进行模态分析试验和道路测试由此可以提供一些要达到最终自标的早期数据。不一步进行的优化研究可以指出需要对设计进行哪些更改Sturesson解释说"我们发现仅仅优化是不够的,如轮距等。有的人为了获得一个更好的结构整体性，需要改变局部设计，增加某个部分的高度对于车身他们大约要经过汽骂王局部的变化也许会导致乘坐者进出困难所以还要考虑到人体土程学的问题Sturesson补充说"如果没有这些工作车辆就永远不会有好的结构完整性和结构感。
   
    如果在研发的后期再对设计模型进行修改将要花费很大的代价Sturesson门说：对于产品性能和整个研发工作来说早期的协同研究事实上节省了很多的费用，后期的修改意昧着花费更多的人力和时间，同时你还必须加倍努力地工作。
   
    VPD带来的好处

    要想精确地给出使用VPD到底节省多少钱虽然比较困难，但Sturesson先生从CAE的角度明确地表示如果不使用MSC.Software产品，我们将不可能生产出富有竞争力的车辆,那样我们也将肯定丧失更多的销售机会。对于敞篷车项目，我们有两位工程师在仿真设计上做了半年的工作并取得了很好的结果，如果仅仅只是通过两次物理样机试验我们就不可能获得这么好的结果永远都不会，他还补充道对于Saab9-3来说，仿真研究越少,所用的花费就会更高。"
   
    使用VPD技术Saab工程师对新产品的开发产生了比以前更大的影响。Sturesson解释说却如果只想对旧模型做些小的改动，你就不可能像我们己经做到的这样一将车身刚度(静态扭转刚度)提高250%囚你必须在更早的时候做出大量的努力。"
   
    VPD推动未来的发展
   
    对汽车工业来说，必须要减少物理样机、物理循环以及每个设计周期内单个样机的数量。在保持较高水准酌情况下要想减少引开发时间就意味着在设计前期就必须要做大量的仿真研究工作.Sturesson说"在Saab，我们打算在包括NVH在内的各个领域拓展我们的作用，并与其他的领域和学科进行更多的合作，例如MSC.Actran对有输入输出噪声的车辆动力模拟提供了可能性，而且我们正在考虑将来使用这个工具。此外,为了研究噪声和报动，我们还必须拓展在频率领域的仿真能力。们在他们的研发进程中,他还发现了潜在的随机分析的需求。
   
    Sturesson认为无论是生产人员.还是工程技术人员都必须更加认可仿真的结果,他解释说在仿真领域里，每个工程师都相信他们得的结果,但在同一个汽车公司其他部门就不是这种情况.但我想这个问题的解决以及充分相信VPD的结果只是个时间问题。Sturesson总结他自己的观点时说：如果个总经理问我们对自己的结果有多大信心时，我可以告诉他是95%，这就是我对VPD这么多年的体会。