Моделирование динамики многотельных систем в автомобилестроении

 

Когда клиент автосалона заказывает тест-драйв, он прежде всего хочет оценить ходовые качества машины и понять, насколько комфортен автомобиль в управлении. Это базовые требования к автомобилю, по крайней мере с точки зрения клиента. Но инженеру-конструктору в своей работе приходится учитывать намного больше факторов, связанных с динамикой транспортного средства. Перечислим эти факторы:

  • Легкость управления. Приятно ли управлять автомобилем? Достаточно ли информативно рулевое управление при активных действиях водителя? Как руление влияет на безопасность и легко ли контролировать траекторию?
  • Комфортность
  • Ходовые качества. К ним относятся динамика ускорения и торможения, плавность переключения передач и плавный переход между режимами.
  • Срок службы. Как повлияет на безопасность отказ какой-либо механической системы? Как снизить риски, связанные с претензиями по гарантии или отзывом транспортного средства?
  • Уровень шума и вибрации. Устранение механических вибраций, уровня внешнего шума, шума в салоне.
  • Мехатронные системы. Правильное и безопасное взаимодействие между механизмами и электронными управляющими системами.
  • Качество проектирования и затраты на разработку. Тщательный анализ всех возможных комплектаций и версий транспортного средства, применение инновационных методов проектирования, снижение потребности в дорогостоящих натурных испытаниях с применением физических прототипов.

Решение этих задач связано с рядом проблем. Создавать и испытывать физические прототипы — долгий и затратный процесс, поэтому при большом количестве комплектаций и версий транспортного средства конструкторам нужны эффективные программные комплексы для моделирования динамики многотельных систем. Эти программные решения должны быть масштабируемыми, чтобы соответствовать сложной архитектуре современных транспортных средств, а результаты компьютерного моделирования должны быть точными и надежными.

Другая проблема — большое количество контроллеров, взаимодействующих с механическими системами. На этапе проектирования электроники необходимо постоянно учитывать характеристики автомобиля в целом как мехатроной системы. Новую электронную систему и сопряженную с ней механическую часть нужно испытать на работоспособность и отказоустойчивость, причем при всех вариантах комплектации транспортного средства. Это тоже эффективнее делать с помощью виртуальных моделей.

Одна из самых трудных задач — оценить ощущения человека, сидящего в салоне или управляющего автомобилем. Поэтому реалистичные симуляторы вождения в последнее время становятся неотъемлемой частью процесса испытаний.

Бренд SIMULIA объединяет решения, которые отвечают всем потребностям процесса разработки виртуального двойника автомобиля. Внедрение стандартизированных процессов для проектирования и виртуальной проверки перечисленных выше динамических свойств помогает сократить путь новой модели от конструкторского бюро до автосалона. Передовая технология, примененная в решателе SIMULIA, помогает снизить затраты на разработку и минимизировать риски, а расширенное моделирование в режиме реального времени позволяет не только спрогнозировать характеристики машины, но и проверить ощущения людей. Быстрый, надежный и стандартизированный анализ поведения виртуальной мехатронной системы помогает конструкторам решить проблемы, связанных с усложнением систем современного автомобиля и увеличением количества версий и вариантов комплектации, а высокая точность, сравнимая с точностью натурных измерений, помогает успешно пройти сертификационные испытания.

Решения SIMULIA помогают снизить потребность в физических прототипах, а значит, экономят время, деньги и материалы. Моделирование динамики многотельных систем можно использовать на протяжении всего цикла разработки, от концепции до финальных испытаний. Автопроизводители получают возможность обеспечить надежность изделия и избежать проблем, связанных с гарантийными обязательствами или отзывом продукции. Масштабируемая технология мультифизического моделирования динамики многотельных систем с успехом применяется как для проверки работоспособности мехатронных систем, так и в симуляторах вождения. Такой подход помогает конструкторам не только обеспечить требуемые характеристики автомобиля, но и понять, что будут ощущать водители.