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隨著汽車(chē)安全法規(guī)日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)的實(shí)物測(cè)試已無(wú)法滿(mǎn)足快速迭代和成本控制的需求。虛擬仿真，尤其是AI驅(qū)動(dòng)的端到端解決方案，正在成為安全氣囊開(kāi)發(fā)的核心力量。從折疊到展開(kāi)，再到整車(chē)碰撞集成，仿真技術(shù)不僅提升精度，更加速創(chuàng)新，幫助制造商在智能化浪潮中搶占先機(jī)。本文將帶你深入了解，是德科技VPS如何用高精度仿真和AI工具，重塑安全氣囊開(kāi)發(fā)流程。

安全氣囊在汽車(chē)安全中的關(guān)鍵作用

為了確保在法規(guī)測(cè)試與消費(fèi)者碰撞測(cè)試中都能有效展開(kāi)并保護(hù)乘員，安全氣囊需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)且具預(yù)測(cè)性的測(cè)試。由于碰撞場(chǎng)景多樣，乘員體型和性別也各不相同，單靠實(shí)物測(cè)試難以全面覆蓋。因此，越來(lái)越多的安全性評(píng)估在設(shè)計(jì)階段就通過(guò)數(shù)值仿真完成。虛擬樣機(jī)軟件在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和快速獲取仿真結(jié)果是有效利用安全氣囊仿真的前提。

安全氣囊開(kāi)發(fā)與測(cè)試中使用虛擬仿真的優(yōu)勢(shì)

成本效益高：大幅減少物理樣機(jī)需求，節(jié)約成本

開(kāi)發(fā)更快：早期虛擬仿真加快設(shè)計(jì)周期，提升效率

精度更高：深入評(píng)估流體與結(jié)構(gòu)相互作用，更好理解材料、氣體行為和沖擊響應(yīng)

安全性提升：可測(cè)試復(fù)雜仿真場(chǎng)景，增強(qiáng)乘員保護(hù)能力

VPS虛擬性能解決方案：在精度與速度上實(shí)現(xiàn)突破

VPS 被公認(rèn)為行業(yè)內(nèi)最精確的仿真軟件之一。它幫助整車(chē)廠提升車(chē)輛質(zhì)量、安全性和可靠性，同時(shí)縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本。VPS通過(guò)集成安全氣囊折疊、展開(kāi)功能、先進(jìn)的流-固耦合技術(shù)和AI驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)力工具，提供完整的開(kāi)發(fā)套件，從而提升效率、加速創(chuàng)新并提高設(shè)計(jì)的精度與可靠性。

全數(shù)字化工作流程功能與折疊仿真相結(jié)合，為安全氣囊供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商 (OEM) 提供了端到端的開(kāi)發(fā)解決方案。這種獨(dú)特的組合使工程師能夠全面準(zhǔn)確地模擬安全氣囊從折疊到展開(kāi)的各個(gè)環(huán)節(jié)。豐田合成就是一個(gè)很好的例子。

通過(guò)使用VPS的安全氣囊模塊進(jìn)行氣囊折疊與縫合，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)復(fù)雜膝部氣囊（KnAB）方面的精度和周期得到了顯著提升。

Alexander Diederich,

豐田合成歐洲CAE組負(fù)責(zé)人

第一階段：安全氣囊折疊

VPS SimFolder中的安全氣囊折疊模擬, (C) ESI 2025

SimFolder 模塊能精準(zhǔn)模擬最復(fù)雜的氣囊折疊工藝，重現(xiàn)物理過(guò)程，確保高度精確的折疊幾何形態(tài)，為后續(xù)展開(kāi)仿真提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第二階段：安全氣囊展開(kāi)

VPS airbag deployment simulation, (C) ESI 2025

VPS 采用有限點(diǎn)集方法 (FPM) 來(lái)模擬安全氣囊的展開(kāi)。該方法可確保高度精確的結(jié)果，尤其是在關(guān)鍵的最初幾毫秒內(nèi)。這對(duì)于錯(cuò)位場(chǎng)景以及側(cè)面和窗簾式安全氣囊至關(guān)重要。FPM 用于氣體流動(dòng)模擬，而有限元分析 (FEA) 則用于結(jié)構(gòu)分析。即使在復(fù)雜場(chǎng)景下，該方法也能預(yù)測(cè)安全氣囊如何展開(kāi)以及如何與乘員和車(chē)輛相互作用。

此外，軟件還優(yōu)化了計(jì)算資源，加快了仿真速度并提高了生產(chǎn)率。在初始展開(kāi)過(guò)程中，使用 FPM 進(jìn)行非均勻壓力仿真可以捕捉氣囊內(nèi)部的壓力變化。之后，模型將切換到均勻壓力，模擬完全充氣的氣囊，以節(jié)省 CPU 時(shí)間。

VPS 軟件在汽車(chē)行業(yè)擁有五十年的豐富經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)獨(dú)特先進(jìn)的流體結(jié)構(gòu)耦合功能，提供精確的安全氣囊展開(kāi)運(yùn)動(dòng)學(xué)，即使在非定位和側(cè)面碰撞場(chǎng)景下也能確保精確模擬。從快速折疊到展開(kāi)模擬，我們的軟件不斷提升安全氣囊開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的準(zhǔn)確性。

第三階段：整車(chē)碰撞模型集成

此外，仿真結(jié)果可以集成到完整的汽車(chē)碰撞模型中，所有安全氣囊同時(shí)展開(kāi)。這在合理的CPU時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并在高保真度和性能之間取得平衡。最新的FPM技術(shù)提高了側(cè)簾式安全氣囊展開(kāi)的準(zhǔn)確性，而精確的順序?qū)τ谠谂鲎策^(guò)程中保護(hù)乘員頭部至關(guān)重要，從而提高了安全性并推動(dòng)了更高效的設(shè)計(jì)流程。

VPS 中的整車(chē)虛擬測(cè)試，(C) ESI 2025

利用人工智能加速安全氣囊模型校準(zhǔn)

基于降階建模 (ROM) 技術(shù)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)探索流程，(C) ESI，是德科技旗下公司，2025 年

安全氣囊模型參數(shù)（例如流出流量系數(shù)、氣體發(fā)生器熱損失）的校準(zhǔn)是一項(xiàng)特殊的應(yīng)用，需要進(jìn)行大量且耗時(shí)的迭代，而這些參數(shù)可能無(wú)法通過(guò)測(cè)試精確測(cè)量。這會(huì)影響用于綜合車(chē)輛碰撞模擬的安全氣囊模型的驗(yàn)證質(zhì)量和交付時(shí)間。用于驗(yàn)證的相關(guān)安全氣囊模型參數(shù)探索范圍的選擇基于經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試驗(yàn)方法。高保真CFD耦合有限元模擬運(yùn)行的計(jì)算成本限制了其可行性。

人工智能和降階建模 (ROM)技術(shù)可以顯著提高生產(chǎn)效率：基于 ROM 的方法可以在幾天（而非幾周）的時(shí)間內(nèi)測(cè)試數(shù)千個(gè)參數(shù)組合，從而縮短安全氣囊驗(yàn)證時(shí)間。因此，與有限元標(biāo)準(zhǔn)方法相比，使用降階建?？梢詼y(cè)試更多組合，從而提高模型質(zhì)量。

在超過(guò)1000種組合中尋找最佳參數(shù)集的過(guò)程完全自動(dòng)化，耗時(shí)不到一小時(shí)。這些批量探索和自動(dòng)校準(zhǔn)功能可以大幅縮短項(xiàng)目時(shí)間，一些客戶(hù)報(bào)告稱(chēng)，所需時(shí)間從三周縮短至三天。

是時(shí)候改變你的安全氣囊開(kāi)發(fā)方式了

想知道 ROM 如何助力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)嗎？

我們正與大眾汽車(chē)及全球安全氣囊供應(yīng)商合作開(kāi)展一項(xiàng)工業(yè)安全氣囊校準(zhǔn)研究。掃描下方二維碼，歡迎參加我們的在線(xiàn)研討會(huì)，了解更多信息或與我們的技術(shù)專(zhuān)家對(duì)話(huà)。

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2026.1.9（周五）  14:00-15:00