车辆工程中虚拟技术的应用探究

黄森

摘 要：在车辆工程中，工程设计与制造是重要的组成部分。在设计与制造环节中，需要将较多的因素考虑在内，才能保证设计质量与制造质量。因此，需要不断学习先进的新技术并应用于实际中，从而提升设计质量与制造水平。虚拟技术的诞生为车辆设计与制造提供了先进的技术支持，此技术是指利用计算机系统进行车辆工程设计与使用的模拟过程，从而准确把握设计质量、及时发现存在的问题，提高设计水平。

关键词：车辆工程;虚拟技术;应用

计算机技术的快速发展下，以计算机技术为基础的各种技术也呈现快速发展的趋势。较多的领域已经引进计算机技术的利用，改变了行业的发展状态，稳固企业在市场中的地位，并且同时获取较高的经济效益与社会效益。车辆工程设计与制造中也同样融入了计算机技术，并不断引入先进技术促进企业发展。由于这两个环节是车辆工程中难度较大的环节，需要利用先进的技术解决困难，促进发展。虚拟技术的诞生为车辆工程带来了曙光，此技术是在计算机技术发展基础上建立的汽车生产与制造技术，可提高设计与制造的效率，提升汽车性能。

1 车辆工程虚拟技术概述

车辆工程中所应用的虚拟技术，是指利用虚拟样机，利用可视化环境的优势，对车辆的外观、功能、舒适度等进行合理的规划，是一种基于计算机技术下较为新型的数字设计方法，该方法是目前车辆工程中较为先进化的，通过对所需要的车辆进行建模、仿真等，为车辆工程供给牢靠的数据剖析和理论支撑。虚拟样机技术在车辆工程中，与传统车辆工程设计相比较，注重的是完善化、体系化、周期化的设计，从而才能提高汽车产品的质量，实现汽车的更多功能。另外，虚拟技术的应用，可以对车辆设计的数据进行有效整理，对其功能进行有效的分析，减少了设计师的工作量，设计师能够抽出更多的时间优化车辆设计。可见，虚拟技术应用于车辆工程中具有较多的优势作用。

2 车辆工程虚拟技术与传统技术相比较

虚拟技术与传统技术相比较，具有如下的优势：第一，数字化水平高。传统技术设计的产品容易发生严重老化的问题，并且老化后还需要重新制作。而虚拟技术只需要保持整体设备完成性，利用虚拟技术具备的数据采集功能，可保障数据采集的精确性，还可以对现有设备进行更新。虚拟技术分析整体时，如果发现存在问题，可随时调整整体，而传统技术，需要拆装整体模型再进行改善。第二，能够缩短车辆设计时所用的时间，提高生产制造车辆的效率。目前，汽车产业已经成为我国经济发展的主力，而推动汽车行业发展的重要工具是先进技术。传统车辆制造过程依靠的是流水线生产的方式，生产中质量不达标、车辆生产效率较慢。而目前采取的是高科技、柔性技术生产线，车辆制造生产的效率大幅度提升，还可以通过更多人性化的数据分析，使车辆的功能更加满足人们的需求。在开发新车型时，需要的时间可能要达几年之久，而现在只需几个月或者是更短的时间，依靠的是虚拟技术。

3 车辆工程虚拟技术的关键性技术

3.1 总体技术

总体技术是指在设计车辆时建立的总体方案，内容主要包括设计方案、细致化设计、概念性设计、仿真设计等。车辆设计的顺利开展与各环节的设计密切相关，应站在全局角度思考设计过程，从而有效保障汽车正常运行的要求。在设计时，需要将各个部分考虑在内，还要与具体的环境相结合，才能进入开发样机的环节中。可见，总体技术是开展其他工作的重要基础内容，设计时应以总体技术为指导思想，在改变设计时也需要以此为核心。

3.2 方案设计的评价

车辆设计完成后需要进行方案评价，是保证设计方案可行性的重要措施，具体的评价过程如下：（1）虚拟环境中测试材料性能;（2）工作人员观看测试过程;（3）掌握测试结果;（4）提出改进建议;（5）优化设计方案;（6）进行车辆零件装配模拟及虚拟测试。（7）相关人员站在成本会计的角度综合评价各种设计方案，从而获取最科学合理的设计方案。

3.3 并行工程

虚拟样机在车辆工程中得以运用并行的过程、可大幅度提升设计效率。需要各部门在跨过程的每个环节中都要加强合作与交流，详细检验车辆设计方案并提出具有建设性的建议，从而实现提高车辆质量的目标。另外，应用虚拟技术的并行设计特点，大大降低设计成本，让关联公司获取了较高的经济效益。

3.4 优化设计

车辆设计工作中，需要不断进行设计的优化，从而保证汽车具备良好的性能。通过利用虚拟技术，能够提高设计优化的质量，进一步保障车辆的性能。在进行优化设计时，需要优化人员充分了解车辆的性能，才能保障优化设计的质量。在实际工作中要详细列出工程实际内容，根据实际情况选取变量.再利用目标函数与约束条件优化设计数学模型，从而达到提高汽车制造质量的目的。

3.5 集成仿真与数据协调

在应用虚拟技术时，可利用仿真技术进行最后的汽车性能检验工作。由于此环节具有较高的要求，需要设计人员综合考虑各子系统之间的关联性，实现各子系统之间的协调后，再建立各模块间的数据通信，从而保证仿真效果。

4 虚拟技术在车辆工程的运用

4.1 应用于车辆轮胎中

轮胎在车辆行驶过程中起着至关重要的作用，因此，为提高轮胎的质量，轮胎设计需要达到科学性与合理性的要求，只有轮胎性能得到保证，才能保障汽车具备稳定性与舒适性。在设计汽车轮胎时，需要考虑多种因素并与实际情况相结合，从而使车轮满足运行环境。具体设计时，需要考虑的内容包括轮胎尺寸、不同环境下轮胎的状态、不同压力环境下轮胎的状态等。在设计中应用虚拟技术，可以模拟路面状态，利用模拟轮胎，使其在不同路面上行驶，判断轮胎性能，根据判断结果明确设计方案是否具备有效性。针对无效方案，可根据测试结果调整轮胎设计方案。

4.2 应用于车辆系统的可靠性实验

车辆在实际中的运行时效和安全性与系统的可靠性具有密切相关的关系，在车辆工程中运用虚拟技术能够提升系统可靠性，对车辆工程具有十分重要的意义。在生产车辆前，需要全面分析汽车性能，主要是开展可靠性的分析。利用虚拟技术分析汽车系统的可靠性，可模拟出运行失误，对实际效果进行有效预测。如果存在可靠性低的風险，可及时分析引发的因素并有效改善，从而提升车辆稳定性。在生产时强化落实生产规范保障汽车生产质量。可见，利用虚拟技术进行车辆系统实验，能够有效提升车辆可靠性。另外，借助此技术还可以分析部件物理运转、部件运行模拟等，为车轮速度的快速提升提供先进技术的支持。

4.3 应用于车辆动力学和稳定性

研究车辆动力学与稳定性的主要软件是ADMAS，应用这款软件能够实时反映车辆的动力与稳定性效果，若稳定性不佳，应及时采取解决办法，但是却在创建交互性与虚拟场景方面还具有一定的缺陷。利用虚拟技术反映车辆动力学与稳定性时能够实现实时反映，为设计者提供准确的数据支持。另外，此技术还具有其他方面的优势。例如，反映不同状态下车辆轮胎的受力情况，展示轮胎压痕变化等，都可以利用图像形式进行表现。

4.4 应用于虚拟驾驶技术

虚拟驾驶可以让体验者在虚拟驾驶过程中体验出真实的驾驶感受，可以让驾驶者了解车辆的性能，包括可靠性、操作系统的稳定性、舒适度等，为购买决策提供准确的数据支持。目前，由于车辆逐渐增加，引发的交通事故也不断提升，需要车辆工程设计中加强防震设计、安全性能设计，从而提高汽车的安全性能。通过利用虚拟技术中的跟踪功能、虚拟驾驶功能，有效收集车辆的参数，并根据数据结果设定控制汽车的参数，并根据掌握的数据改善原有设计。另外，还可以利用虚拟技术进行冲撞试验，从试验中分析汽车的防震性能、安全性能，再通过优化设计，实现提高汽车安全性能、保护乘车人员安全的目的。

4.5 虚拟原型的研究

在汽车研发环节中，传统研发模式利用的是通过创建模型与物理实验的形式开展汽车的研发设计工作。只有通过物理实验的试验要求后，才能进行汽车零件的生产，然后再开展汽车制造的过程。这种传统研发模式，需要根据实际情况更改汽车零件，才能保证零件具备相应的性能并充分发挥作用。这种传统研发模式具有成本高、生产周期较长的缺陷，并且在实际生产过程中会产生浪费材料较多的问题。目前进行的汽车设计与研发过程中，在构建汽车模型与汽车生产过程中都是应用仿真技术完成目标的。通过实际应用生产能力大幅度提升，并且有效缩短了设计周期与生产周期，从生产的零件质量看，零件可靠性能更强、误差更小、汽车性能良好。另外，利用虚拟技术中的仿真技术还可以修改汽车元件，能够有效保证汽车零件精准化要求。如果在汽车生产过程中未符合实际的汽车性能，可以在虚拟技术中修改设计方案，从而满足汽车生产与实际性能相符合的目的。这种方式可以有效节约经济成本，还可有效缩减周期。

5 结束语

综上所述，虚拟技术是以计算机技术为基础而创建而出的新技术，将虚拟技术应用于车辆工程中，可有效降低设计成本与设计周期。在车辆工程中，车辆轮胎、车辆系统可靠性实验、车辆动力学与稳定性、虚拟原型研究等多个方面应用虚拟技术实现了提高汽车性能、安全性、稳定性的要求，从而促进汽车行业的快速发展。

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