三种汽车设计的试验方法:CAE、风洞试验、环境舱测试
工程师先设计零件图和装配图—样车试制—通过道路试验检测样车性能—改进再试制—性能达到设计初期的目标;
这种开发流程的周期很长,一个车型的开发需要 5 年甚至更长。因此工程师开始摸索利用仿真方法进行汽车设计,比如在计算机中对汽车进行设计、参数校核、装配及运动仿真,在实验室中模拟道路阻力、振动、气温等环境从而对汽车进行测试,从而大大减少开发周期。
计算机辅助工程
计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE),泛指包括分析、计算和仿真在内的研发活动。CAE 技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术。CAE软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合,而形成一种综合性、知识密集型信息产品。
在汽车的整个开发过程中,CAE在很多方面都有应用:
发动机方面,可进行其性能的计算机估计,燃烧过程的计算机模拟,冷却、传热的有限元分析、缸体等结构的有限元强度分析;
车身方面,可进行车身结构动态、静态有限元分析,车身外型空气动力学计算机模拟,车身噪声分析;
底盘方面,可进行车架有限元分析,悬架机构有限元分析,变速器、传动轴及车桥等结构强 度的有限元分析;
整车方面,可进行汽车平顺性,操纵稳定性的计算机模拟及撞车的有限元模拟。
风洞试验
汽车风洞试验利用人造气流,在管道中造成一段气流均匀流动的区域,空气流速可高达270km/h,从而利用这种气流来模拟汽车在实际道路上行驶的空气流动特性。为试验1:1模型(全尺寸模型)或真车的风洞叫做“全尺寸风洞”,为试验缩比模型或零部件的较小尺寸的风洞叫做“模型风洞”。
环境舱
汽车使用需要面对苛刻的环境条件,因此汽车在开发、试制阶段必须经过充分的环境试验,包括低温冷启动试验、汽车空调环境试验、汽车淋雨试验、零部件的盐雾腐蚀试验、高低温交变湿热试验等等。
环境舱就是人为模拟外界环境气候,比如在实验室中模拟环境温度(比如-40°C~60°C), 环境湿度(比如 20%~95%),环境压力(比如 0.9~1.2bar)等等,并利用转鼓模拟道路行驶,利用转鼓跟踪风机模拟迎面风,利用全光谱灯泡模拟日照光等。
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