因涉及大量數(shù)學(xué)和力學(xué)問題，CAE軟件曾被稱為“只有博士才能用好的軟件”。CAE技術(shù)是工程領(lǐng)域最常見的虛擬驗證方法，借助計算機(jī)的強(qiáng)大計算能力，將真實世界中復(fù)雜的物理過程復(fù)現(xiàn)在計算機(jī)上，它可以縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、減少開發(fā)費(fèi)，是各大車企保持產(chǎn)品領(lǐng)先地位的重要手段。

目前，廣汽研究院已掌握CAE技術(shù)在碰撞安全領(lǐng)域的深入應(yīng)用，建立了一套碰撞安全自主研發(fā)的虛擬驗證體系，可以高精度地復(fù)現(xiàn)碰撞事故的發(fā)生過程。今天，我們來揭秘這套體系。

全面嚴(yán)格體系滿足全球市場

通過十余年的創(chuàng)新實踐，廣汽研究院總結(jié)了一套完善的碰撞安全自主開發(fā)流程，從開發(fā)策略制定、目標(biāo)分解到虛擬驗證，零部件、子系統(tǒng)及整車的優(yōu)化設(shè)計與驗證，到最后達(dá)成整車安全開發(fā)目標(biāo)。虛擬驗證體系是廣汽自主品牌碰撞安全開發(fā)流程中關(guān)鍵的一環(huán)，主要實現(xiàn)對開發(fā)目標(biāo)的虛擬設(shè)計與驗證。


廣汽自主品牌碰撞安全開發(fā)流程

基于對用戶安全的全方位考慮，廣汽研究院將虛擬驗證體系分為車身耐撞性、約束系統(tǒng)、車外乘員保護(hù)、車輛低速可維修性設(shè)計與驗證四部分，并開展了涵蓋正面沖擊工況、側(cè)面沖擊工況、后面沖擊工況、行人保護(hù)工況等在內(nèi)的虛擬驗證。

這些工況涵蓋面廣，能還原真實的汽車行駛工況，不僅滿足國標(biāo)、C-NCAP的要求，還能滿足更嚴(yán)苛的美國、歐洲法規(guī)虛擬驗證要求。



正面沖擊工況包括可變性偏置壁障碰撞、全正面剛性壁障碰撞、小偏置剛性壁障碰撞、正面角度剛性壁障碰撞、車對車碰撞等。

其中，25%小偏置碰撞測試，是美國以嚴(yán)苛聞名的安全測試機(jī)構(gòu)IIHS標(biāo)準(zhǔn)。該測試將車輛正面碰撞區(qū)域縮減為車前部的25%，在約64km/h的速度下，與不可變形的剛性壁障進(jìn)行碰撞，由于碰撞面積小，壓強(qiáng)會增大很多，對車輛的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計、車身材料剛性程度、乘員艙保護(hù)程度等安全性能要求也更高。廣汽自主研發(fā)碰撞安全虛擬驗證體系已具備IIHS標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的能力。



側(cè)面沖擊工況分為可變形移動壁障碰撞和柱碰撞工況。

IIHS也有著業(yè)界最嚴(yán)格的側(cè)面碰撞標(biāo)準(zhǔn)，移動壁障重達(dá)1.5噸，以50km/h的速度垂直撞向測試車輛的側(cè)面。廣汽自主研發(fā)碰撞安全虛擬驗證體系同樣能滿足它的要求。



后面沖擊工況分為可變形移動壁障碰撞和剛性壁障沖擊工況。



行人保護(hù)工況分為上腿型沖擊工況、下腿型沖擊工況、頭型沖擊工況。

其他分析工況還包括鞭打分析、行李箱沖擊分析、動態(tài)頭碰分析。

經(jīng)過十余年的深耕細(xì)作，這套體系已滿足全球市場的虛擬設(shè)計與驗證。

高精度仿真處行業(yè)領(lǐng)先水平

安全無小事，虛擬驗證的準(zhǔn)確性和可靠性如何得到保證呢？

高精度的仿真分析模型是虛擬驗證體系的基石，經(jīng)過十余年的打造，廣汽自主研發(fā)碰撞安全虛擬驗證體系的仿真分析已達(dá)到較高精度，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。


車身耐撞性仿真與試驗對比


約束系統(tǒng)保護(hù)仿真與試驗對比

廣汽研究院采用正向的模型建立方法，提高虛擬驗證體系的可靠性。比如為了保證車身結(jié)構(gòu)的分析精度，首先驗證縱梁零部件模型，再開展縱梁子系統(tǒng)模型的驗證，最終可看到試驗和仿真具有高度一致性。

約束系統(tǒng)的分析驗證，也是先從安全氣囊氣體發(fā)生器模型開始，基于驗證好的零部件模型，再進(jìn)行安全氣囊部件模型的驗證，確保試驗和仿真的高度一致性。

就是這樣一套“零部件-子系統(tǒng)-系統(tǒng)”逐級建模與驗證的建模流程，保證了廣汽自主研發(fā)碰撞安全虛擬驗證體系的精度。

精工極致工程保研發(fā)效率

汽車行業(yè)日新月異，新車型層出不窮，碰撞安全開發(fā)任務(wù)數(shù)量增多，但廣汽研究院對安全的追求不會降低：不僅符合C-NCAP標(biāo)準(zhǔn)，更要符合更嚴(yán)格的美國、歐洲標(biāo)準(zhǔn)，與國際接軌。這對虛擬驗證體系的工作效率有高要求。

提高效率，首先要優(yōu)化工作方式。廣汽研究院開展了精工極致工程，已實現(xiàn)虛擬驗證工作標(biāo)準(zhǔn)化，建立了從網(wǎng)格劃分、模型搭建、數(shù)據(jù)分析、報告出具的仿真分析規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，讓建模工作一次性做對。

其次，根據(jù)精工極致工程要求，廣汽研究院建立了更加精細(xì)化的碰撞模型，確保虛擬驗證體系的精度，盡可能減少研發(fā)試驗次數(shù)。

近年來，虛擬驗證體系在廣汽研究院碰撞安全性能的開發(fā)中發(fā)揮了重要作用；廣汽傳祺在C-NCAP測試中多次獲得五星評價，多款車型處于細(xì)分領(lǐng)域得分冠軍，打造了廣汽自主品牌的安全基因。

接下來，廣汽研究院不再滿足于典型工況的開發(fā)，將逐步轉(zhuǎn)向基于交通事故統(tǒng)計的用戶實際工況的碰撞安全開發(fā)，這對虛擬驗證體系提出了更高要求。廣汽研究院規(guī)劃未來3年模型單元將達(dá)到千萬級別，仿真分析模型將更加精細(xì)化，虛擬驗證體系在碰撞安全開發(fā)過程中將繼續(xù)發(fā)揮著更為重要的作用。