車輛工程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用探究

尹荊業(yè)

摘 要：在車輛工程領(lǐng)域，汽車設(shè)計(jì)和制造非常關(guān)鍵，而汽車在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的因素非常多，汽車機(jī)構(gòu)、汽車零部件、汽車性能等都包含在其中，因此車輛工程中汽車設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)提升的難度非常大，且一旦在汽車設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中某些環(huán)節(jié)欠妥，就可能會(huì)影響汽車的性能，甚至?xí)绊懫囻{駛安全，為了解決這一問(wèn)題，車輛工程領(lǐng)域相關(guān)專家進(jìn)行了大量的研究，并發(fā)現(xiàn)虛擬技術(shù)有助于解決這一問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后證實(shí)，將虛擬技術(shù)應(yīng)用到車輛工程領(lǐng)域不僅能夠提升車輛設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且還有助于提升車輛工業(yè)制造質(zhì)量和效率，虛擬技術(shù)因此在車輛工程領(lǐng)域備受關(guān)注，被認(rèn)為是未來(lái)車輛工程領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一。

關(guān)鍵詞：車輛工程;虛擬技術(shù);應(yīng)用

1 車輛工程虛擬技術(shù)概述

虛擬技術(shù)是指，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)建立一個(gè)虛擬空間模型，這一虛擬空間模型打破了物理空間限制，使得車輛設(shè)計(jì)者能夠通過(guò)利用計(jì)算機(jī)模型對(duì)汽車的外觀、舒適度、性能以及汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅如此，計(jì)算機(jī)還能夠?qū)ζ囋O(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析和運(yùn)算，并對(duì)汽車設(shè)計(jì)舒適度和性能方面進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)應(yīng)用虛擬技術(shù)，汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中大量的繪圖、建模以及數(shù)據(jù)運(yùn)算工作能夠交由計(jì)算機(jī)完成，這能夠?yàn)槠囋O(shè)計(jì)者節(jié)省大量的勞動(dòng)時(shí)間，使其有更多的時(shí)間和精力專注于汽車設(shè)計(jì)，并對(duì)汽車設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，除此之外，應(yīng)用虛擬技術(shù)也能夠讓汽車設(shè)計(jì)更加具象化，使汽車設(shè)計(jì)有更加直觀的呈現(xiàn)效果，便于設(shè)計(jì)者對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，也使汽車企業(yè)管理者對(duì)新的汽車設(shè)計(jì)進(jìn)行深入了解和認(rèn)知，從而對(duì)新的汽車設(shè)計(jì)提供更多地支持。虛擬技術(shù)在使用過(guò)程中對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施的要求較高，一旦計(jì)算機(jī)硬件達(dá)不到虛擬技術(shù)的應(yīng)用要求，則可能會(huì)出現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的情況，影響虛擬設(shè)計(jì)在車輛設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的應(yīng)用，基于此，我國(guó)自20世紀(jì)80年代對(duì)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施進(jìn)行了大力投入，我國(guó)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施也有了大幅提升，為虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用創(chuàng)造了更加有力的條件。

2 車輛工程虛擬技術(shù)的關(guān)鍵

2.1 車輛工程虛擬樣機(jī)的總體技術(shù)

車輛工程虛擬樣機(jī)在使用的過(guò)程中主要分為了方案設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等5個(gè)部分，要想虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用取得了良好的應(yīng)用效果就必須使這5個(gè)部分充分發(fā)揮其作用，并進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作?；诖嗽趹?yīng)用車輛工程虛擬樣機(jī)的過(guò)程中必須加強(qiáng)各部分之間的聯(lián)系，使得各部分之間的信息能夠充分流通和共享，不僅如此，還需要在進(jìn)行車輛設(shè)計(jì)工作前確定好各部分的職責(zé)以及虛擬樣機(jī)的開(kāi)發(fā)周期，使虛擬樣機(jī)的研發(fā)工作能夠順利開(kāi)展，并如期高質(zhì)量完成虛擬樣機(jī)研發(fā)工作。

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

在使用虛擬技術(shù)設(shè)計(jì)車輛方案的過(guò)程中，不僅需要研發(fā)出新的車輛設(shè)計(jì)方案，還需要對(duì)車輛設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢測(cè)和優(yōu)化，從而保障車輛方案設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此在車輛方案設(shè)計(jì)初步完成后，相關(guān)研發(fā)人員需要使用虛擬技術(shù)對(duì)車輛方案設(shè)計(jì)進(jìn)行建模，并通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)相關(guān)模型以及數(shù)據(jù)，在得到相關(guān)數(shù)據(jù)后，設(shè)計(jì)研發(fā)人員需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并找出方案中存在的不足進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行再次測(cè)試，最終得出多個(gè)不同版本的車輛設(shè)計(jì)方案的測(cè)試數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)研發(fā)者在對(duì)比多個(gè)設(shè)計(jì)方案的成本造價(jià)、性能、外觀和舒適度后，選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案投入車輛制造流程。

3 車輛工程虛擬技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 虛擬技術(shù)在車輛輪胎中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)在汽車輪胎中具有重要的應(yīng)用。汽車輪胎是汽車制造過(guò)程中的重要的零部件，輪胎質(zhì)量的好壞直接影響到了汽車整體性能的發(fā)揮，特別是對(duì)汽車駕駛的舒適度有著重要影響，在汽車輪胎的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，主要需要考慮汽車輪胎的尺寸和汽車在不同駕駛環(huán)境中的體驗(yàn)感，因此相關(guān)設(shè)計(jì)者需要綜合考慮汽車的駕駛環(huán)境等因素對(duì)汽車輪胎進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2 虛擬技術(shù)在車輛系統(tǒng)的可靠性實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

車輛系統(tǒng)的可靠性對(duì)于車輛駕駛安全具有重要的影響，因此在汽車投入大規(guī)模量產(chǎn)之前，都需要對(duì)車輛系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試通過(guò)后才能夠投入規(guī)?；a(chǎn)和銷售。在過(guò)去進(jìn)行車輛系統(tǒng)可靠性檢測(cè)過(guò)程中，主要是通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)方案車輛來(lái)進(jìn)行測(cè)試的，這一方法耗時(shí)較長(zhǎng)且會(huì)造成汽車材料浪費(fèi)，而通過(guò)使用虛擬技術(shù)進(jìn)行車輛系統(tǒng)檢測(cè)，則能夠模擬車輛系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境以及對(duì)車輛設(shè)計(jì)方案進(jìn)行虛擬建模，使得建模車輛在各種虛擬測(cè)試環(huán)境中運(yùn)行，并得出相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷車輛系統(tǒng)的可靠性，由此可見(jiàn)，一方面使用虛擬技術(shù)檢測(cè)車輛系統(tǒng)可靠性的成本更低，效率也更高，另一方面，使用虛擬技術(shù)也能夠?yàn)檐囕v系統(tǒng)的可靠性提供更客觀和科學(xué)的依據(jù)，使汽車的生產(chǎn)質(zhì)量能夠得到保障。

3.3 虛擬技術(shù)在車輛動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性應(yīng)用

虛擬技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用還體現(xiàn)在車輛動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性的測(cè)試方面，當(dāng)前通過(guò)虛擬技術(shù)測(cè)量車輛動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性的軟件主要是ADMAS，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這一軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是這一軟件當(dāng)前還存在一定的缺陷，即在測(cè)試的過(guò)程中，對(duì)于虛擬場(chǎng)景的創(chuàng)建以及車輛與虛擬場(chǎng)景的交互測(cè)試還存在諸多問(wèn)題。應(yīng)用虛擬技術(shù)測(cè)試車輛動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性與傳統(tǒng)車輛動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性測(cè)試相比，虛擬技術(shù)測(cè)試車輛動(dòng)力學(xué)與穩(wěn)定性的最大優(yōu)勢(shì)在于虛擬技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量車輛的動(dòng)力學(xué)情況和數(shù)據(jù)，使得車輛在不同路況下，車輛輪胎的受力情況、覆蓋地面的情況等數(shù)據(jù)能夠得到詳細(xì)且實(shí)時(shí)的反饋，而這些數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果有利于設(shè)計(jì)者對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)反饋情況對(duì)車輛設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一定的調(diào)整，進(jìn)而優(yōu)化車輛的動(dòng)力學(xué)和穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)：總而言之，虛擬技術(shù)在車輛設(shè)計(jì)及制造的過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，在未來(lái)車輛設(shè)計(jì)與制造中具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，然而當(dāng)前虛擬技術(shù)的硬件設(shè)施以及虛擬技術(shù)本身的發(fā)展水平有限，在汽車設(shè)計(jì)方案檢測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用還存在一定問(wèn)題，因此相關(guān)企業(yè)需要加大對(duì)虛擬技術(shù)的研究投入以及加強(qiáng)虛擬技術(shù)在車輛設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用，使得虛擬技術(shù)在促進(jìn)車輛工程行業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣，李喆，高峰.車輛工程中虛擬技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值探討[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2017，44（03）：59，61.

（沈陽(yáng)工學(xué)院，遼寧 撫順 113001）