汽车NVH模拟仿真技术
汽车开发是一项庞大的工程,涉及众多的技术领域。一百多年前,当汽车刚刚被发明出来时,可能连图样都没有,工人们是一边摸索一边将汽车组装起来的。随着技术的进步,越来越多的新技术被应用到汽车设计和制造中。汽车开发越来越复杂,人们想尽一切办法来提高效率。模拟仿真技术就是在这种情况下被开发出的,并不断地加以完善,越来越多地应用到汽车开发当中。
模拟仿真技术就是利用计算机的高速运行速度和专业软件的强大功能,部分或者全部地模拟汽车的某项功能,以代替物理实验。例如车身的疲劳强度实验,传统做法是制造出多台样车来,然后到专门的路面上去驾驶,对车身是否满足强度要求进行校核。这一过程耗时费力,通常需要花费几个月的时间,当然还有大量的人力、物力投入。后来人们开发出来疲劳强度的仿真软件,有很多工作都可以在计算机上完成,既节省了时间,还节省了费用。如果出现了疲劳强度问题,如车身某处发生了断裂,那么还可以通过模拟仿真技术来制定最有效的整改方案。
模拟仿真技术的应用能够带来很多好处,如:
①可以提高产品开发质量。
②可以缩短产品开发周期。(https://www.daowen.com)
③可以降低产品开发费用。
④可以进行复杂产品的操作使用训练。
汽车NVH性能模拟仿真技术是其中的一个分枝。从最初的单个零件的模态计算,到目前的整车NVH性能模拟,已经越来越专业、越来越复杂,能够更好地对整车性能进行模拟,帮助人们更好、更快地开发汽车产品。
有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素,即单元,就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替了。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用,例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长,但作为一种方法而被提出,则时间不长。有限元法最初被称为矩阵近似方法,应用于航空器的结构强度计算,并因其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力,随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。