汽车试验学课件第10章汽车虚拟试验技术

• 可用于分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的动力 性、燃油经济性以及排放性等性能。
• 提供整车、离合器、发动机、变速器、主减速器、车轴、 车轮、变速器、道路循环和机械负载等模块。
10.1.3 虚拟试验常用软件
4. Cruise软件
• Cruise软件采用模块化的建模方法，可以搭建和仿真任何 一种配置的汽车系统。
10.1.3 虚拟试验常用软件
2. Matlab软件
• Matlab用于数值分析、矩阵计算、算法开发、数据分析、 非线性动态系统的建模与仿真等，主要包括Matlab和 Simulink两大部分。
• 主要应用：工程计算；数学、统计与优化；测试与测量； 图像与声音处理；信号检测、处理与通信；控制系统设计 与分析；模型预测和金融分析等领域。
• Simulink模块是Matlab软件的扩展，能实现系统可视化建模、 动态仿真和分析。
10.1.3 虚拟试验常用软件
3. Advisor软件
• Advisor即高级车辆仿真器（Advanced Vehicle Simulator）， 由美国能源部（DOE）为管理混合动力驱动系统开发， 基于Matlab/Simulink环境运行。
• 采用虚拟试验技术，具有使用方便、快捷、重 复性强等优点，能消除实车试验中驾驶员、气 候条件和道路环境等外界因素对试验的影响。
10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验
1.动力性与经济性虚拟试验
• 基于Cruise软件的动力性与经济性虚拟试验步骤： （1）整车仿真模型的建立：
① 结构模型的建立 ② 各模块参数的输入 ③ 仿真计算模式的选择
10.1.2 虚拟试验的特点
（1）试验成本低 （2）试验可重复 （3）试验安全可靠 （4）试验可控性好 （5）信息量大而丰富
10.1.3 虚拟试验常用软件
1.Adams软件
• Adams即机械系统动力学自动分析。 • 除用于机械系统静力学、运动学和动力学分析外，
还可作为虚拟样机分析的二次开发平台，供用户进 行特殊功能样机的开发。 • 软件提供零件库、约束库和力库等建模模块，将拉 格朗日乘子法作为其求解器，由基本模块、接口模 块、扩展模块、专业领域模块和工具箱组成。
10.1.3 虚拟试验常用软件
6. nSoft软件
• nSoft是由nCode公司开发的一套专门为解决工程 系统疲劳问题的软件，主要由数据分析、数据显 示、疲劳分析等模块组成，其功能涵盖了数据采 集、疲劳分析以及实验室疲劳模拟三个工程疲劳 设计的主要领域。
• 主要应用于汽车、铁路、能源、国防等工业领域。
• MSC.Fatigue是由Ncode和MSC公司合作开发的疲劳 寿命有限元分析软件，在产品生产制造之前进行 疲劳寿命分析，可极大地降低生产原型机和进行 疲劳寿命测试所带来的巨额费用。
• 可用于结构的初始裂纹分析、裂纹扩展分析、振 动疲劳分析、电焊疲劳分析、疲劳优化设计、多 轴疲劳分析和应力寿命分析等。
• 可用于汽车开发过程中的动力系统、控制系统、传动系统、 排放系统开发，汽车性能预测、整车仿真计算以及控制参 数和驾驶性能的优化；可实现发动机、轮胎、电动机、变 速箱等部件的选型及其与车辆的匹配优化。
• 与Matlab/Simulink模块有接口，可以实现联合仿真。
10.1.3 虚拟试验常用软件
5. MSC.Fatigue软件
10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验
2.制动性虚拟试验
• 基于Cruise软件的动力性与经济性虚拟试验步骤： （1）整车仿真模型的建立 （2）制动性能虚拟试验实现：
① 直线制动和转弯制动虚拟试验 ② 防抱死制动系统（ABS）虚拟试验
（3）试验验证
10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验
3.操纵稳定性虚拟试验
第10章 汽车虚拟试验技术
10.1 概述 10.2 虚拟试验在汽车工程领域的应用
10.1 概述
• 虚拟试验技术是一种先进的计算机试验仿真技术， 利用它可以在虚拟试验环境下，借助交互式技术 和试验分析技术，使设计者在汽车设计阶段就能 对产品的性能进行评价或试验验证。
10.1.1虚拟试验的定义
• 从广义上讲，虚拟试验是指任何不使用或部分使 用实际硬件来构成试验环境，完成实际物理试验 的方法和技术。
（2）动力性与经济性虚拟试验实现 （3）试验验证
10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验
2.制动性虚拟试验
• 目前，汽车制动性能虚拟试验主要是由Adams软件 和Matlab软件联合仿真来实现。
• 通常在Adams/View模块或在Adams/Car模块中建立 多自由度的整车仿真模型，在Matlab/Simulink模块 中建立防抱死制动系统ABS的控制模型，然后将 ABS控制模型的仿真数据文件导入到Adams软件中 进行整车多体系统动力学仿真。
• 虚拟试验是在计算机上采用软件代替部分或全部 硬件实现各种虚拟试验环境，使试验者如同在真 实的环境中一样完成各种预订试验项目，取得接 近或等价于真实试验的数据结果。
10.1.1虚拟试验的定义
• 虚拟试验系统包括软件型和硬件在环型两种。 • 纯软件型系统将试验环境、对象全部抽象为数学模型，把
抽象的数学模型和软件技术作为侧重点，仅利用软件完成 整个系统的仿真。 • 硬件在环型是在计算机软硬件技术发展到一定阶段之后才 出现的一种集多种技术于一体的综合系统，是指将硬件实 物嵌入仿真系统的实时动态仿真技术，需要同时完成大量 运算、数据处理和执行多任务。
10.2 虚拟试验在汽车工程领域的 应用
10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验 10.2.2 碰撞安全性虚拟试验 10.2.3 汽车零部件疲劳寿命虚拟试验
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10.2.1 汽车主要使用性能虚拟试验
1.动力性与经济性虚拟试验
• 汽车的动力性和燃油经济性对汽车的运输效率 和运输成本具有直接的影响。传统试验方法受 外界因素影响较大。
• 汽车操纵稳定性虚拟试验是用汽车动力学分析 数据驱动虚拟环境中的汽车模型，将其在试验 过程中各种状态变化映射到计算机屏幕上，借 助于虚拟现实技术的交互手段，使研究人员产 生“身临其境”的感觉，体验车辆在各种工况 下的性能，并对其进行评价。