正 文
VPD推动汽车设计创新
发表时间： 2008-5-27 作者: MSC 来源: MSC
关键字: MSC 汽车设计 创新
在今天激烈的市场环境下，汽车公司都必须一步一个脚印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的自己的新车。
自从1990年加入通用汽车公司 Sabb在设计过程中已经使用了多种MSCSoftware产品。瑞典TrolIhaettan的Sabb噪声振动中心负责人Per-OlofSturesson指出:敞篷车的设计中具有良好的NV日性能是极其重要的。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MSCNastran。瑞典汽车公司把安全性放在第一位 同时，希望驾乘人员在驾驶过程中能进行一些正常的交谈。Sabb从十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MSCNastran。现在.在结构分析领域具有多年经验的Sturesson更加体会到使用MSCNastran的诸多好处:"MSCNastran是应用得最广泛的工具，依我来看 对于这些分析它也是最理想的工具 对结动力学分析来说 它能够提供很多非常重要的特性 尤其是优秀的板壳单元和出色的特征值提取功能 当然优化也是其特色之一。
MSC.Nastra帕勺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 涉及到欧洲方面的Opel和Saab平台的开发项目要求互相交换数据和结果 MSC.Nastra。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，通过共享的相同模型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 作为主求解器IBM服务器可以同时进行20个求解工作，每台日welett-Packard工作站都可以进行与之相关的前后处理工作。
Saab也使用了MSCSoftware的MSCADAMS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 将这些由虚拟仿真所计算出的力加载到Trimmedbody结构上来计算声压等级 比如，所有乘员的耳朵位置的声压。车辆系统模型也用来进行NVH分析 包括道路激励噪声和振动分析。
仿真在Sabb
基于计算机的虚拟开发是Sabb的一个传统。上个世纪八十年代初，虽然计算机模型又粗糙又不精确，但计算方法已经很成熟了。到了九十年代 随着模型越来越精确、计算机速度越来越快，CAE作为一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。现在，虚拟样机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。
虚拟产品开发的一个主要的优点就是在新车的开发过程中可以更早的做出一些重要的决定，这样就可以帮助降低成本、节约时间。虚拟仿真是一种降低成本的好方法 很有可能在第一次就得到正确的结果。例如: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MSC.NASTRAN就能够用来预测噪音和振动性能，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。如果车辆原形出来时你才发现行驶噪音太大，那么一切都太迟了。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。今天的汽车制造商 使用VPD技术可以加速产品进入市场的步伐。+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Sabb至少节约了一年的研发时间。从概念设计开始
在一个新型号汽车的研发周期中 Sabb首先做出整车的概念设计。噪声和振动目标在项目开始之初就确定了，因此Sturesson的团队必须尽早地给出符合NV日性能要求的设计信息.这样 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数据允许多学科共享同一个模型。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一个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 NVH部门通常会使用这全新的CAD模型.并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，并做出决定找出设计的问题。要解决这些问题 就要对必要设计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。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你就必须考虑其他部门和学科 没有人愿意购买一辆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"在研发早期的概念研究是必须的。通常在驾乘、舒适性、操控和NVH等性能之间会有冲突。设计者强调必须对悬架系统、车身设计以及车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控性能，为了把噪音和振动问题都考虑周全必须要早期合作。新款Sabb9-3敞篷车是Sabb研发流程中一个比较好的例子。
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目标的早期数据。下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例如轮距。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一百多次反复.逐渐改良模型 使得最终得到的车辆在重量和NVH特性之间达到某种平衡。
汽车局部的变化也许会导致乘坐者进出困难 所以还要考虑到人机工程学问题。如果没有这些工作，车辆远不会有好的结构完整性和结构感。
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，后期的修改意味着花费更多的人力和时间，须加倍努力地工作。如果在研发的后期再进行修改那将要花费很大的代价。
VPD推动未来的发展
如果不使用MSC.Software的产品 Sabb将不可能生产出富有竞争力的车辆并丧失更多的销售机会。对于敞篷车项目，Sabb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。于Sabb9-3来说，仿真研究越少，所用的花费就会更高。
对汽车工业来说 必须要减少物理样机、物理循环以及每一个设计周期内单个样机的数量。在保持较高水准的情况下要想减少研发时间就意味着必须要做大量的仿真研究。Sabb打算在包括NV日在内的各个领域拓展我们的作用 并和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，为了研究噪声和振动 我们还必须拓展在频率领域的仿真能力。在研发进程中.发现了潜在的随机分析的需求。
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。Sturesson总结Sabb的应用观点:"如果总经理问我们有限元分析结果有多少信心时 我可以告诉他是95% 这就是我对VPD这么多年的体会。"
MSC.Nastra帕勺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 涉及到欧洲方面的Opel和Saab平台的开发项目要求互相交换数据和结果 MSC.Nastra。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，通过共享的相同模型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 作为主求解器IBM服务器可以同时进行20个求解工作，每台日welett-Packard工作站都可以进行与之相关的前后处理工作。
Saab也使用了MSCSoftware的MSCADAMS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 将这些由虚拟仿真所计算出的力加载到Trimmedbody结构上来计算声压等级 比如，所有乘员的耳朵位置的声压。车辆系统模型也用来进行NVH分析 包括道路激励噪声和振动分析。
仿真在Sabb
基于计算机的虚拟开发是Sabb的一个传统。上个世纪八十年代初，虽然计算机模型又粗糙又不精确，但计算方法已经很成熟了。到了九十年代 随着模型越来越精确、计算机速度越来越快，CAE作为一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。现在，虚拟样机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。
虚拟产品开发的一个主要的优点就是在新车的开发过程中可以更早的做出一些重要的决定，这样就可以帮助降低成本、节约时间。虚拟仿真是一种降低成本的好方法 很有可能在第一次就得到正确的结果。例如: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MSC.NASTRAN就能够用来预测噪音和振动性能，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。如果车辆原形出来时你才发现行驶噪音太大，那么一切都太迟了。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。今天的汽车制造商 使用VPD技术可以加速产品进入市场的步伐。+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Sabb至少节约了一年的研发时间。从概念设计开始
在一个新型号汽车的研发周期中 Sabb首先做出整车的概念设计。噪声和振动目标在项目开始之初就确定了，因此Sturesson的团队必须尽早地给出符合NV日性能要求的设计信息.这样 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数据允许多学科共享同一个模型。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一个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 NVH部门通常会使用这全新的CAD模型.并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，并做出决定找出设计的问题。要解决这些问题 就要对必要设计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。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你就必须考虑其他部门和学科 没有人愿意购买一辆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"在研发早期的概念研究是必须的。通常在驾乘、舒适性、操控和NVH等性能之间会有冲突。设计者强调必须对悬架系统、车身设计以及车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控性能，为了把噪音和振动问题都考虑周全必须要早期合作。新款Sabb9-3敞篷车是Sabb研发流程中一个比较好的例子。
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目标的早期数据。下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例如轮距。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一百多次反复.逐渐改良模型 使得最终得到的车辆在重量和NVH特性之间达到某种平衡。
汽车局部的变化也许会导致乘坐者进出困难 所以还要考虑到人机工程学问题。如果没有这些工作，车辆远不会有好的结构完整性和结构感。
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，后期的修改意味着花费更多的人力和时间，须加倍努力地工作。如果在研发的后期再进行修改那将要花费很大的代价。
VPD推动未来的发展
如果不使用MSC.Software的产品 Sabb将不可能生产出富有竞争力的车辆并丧失更多的销售机会。对于敞篷车项目，Sabb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。于Sabb9-3来说，仿真研究越少，所用的花费就会更高。
对汽车工业来说 必须要减少物理样机、物理循环以及每一个设计周期内单个样机的数量。在保持较高水准的情况下要想减少研发时间就意味着必须要做大量的仿真研究。Sabb打算在包括NV日在内的各个领域拓展我们的作用 并和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，为了研究噪声和振动 我们还必须拓展在频率领域的仿真能力。在研发进程中.发现了潜在的随机分析的需求。
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。Sturesson总结Sabb的应用观点:"如果总经理问我们有限元分析结果有多少信心时 我可以告诉他是95% 这就是我对VPD这么多年的体会。"
责任编辑：童伟
