高级技术领域的耐久性测试与汽车产品开发：复杂系统动态模拟与集成仿真

汽车产品开发的版图中，耐久性测试占据至关重要的位置。其关键性不仅体现在与零部件设计的深度交织中，更根植于整个系统可靠运行的基础之上。面对潜在的耐久性问题，汽车产业采取了积极的预防措施，以确保驾驶员和乘客拥有最佳的驾驶性能、舒适性及耐久度。其年度性的研发与改进，承载着1927年至今逾百年的历史积淀——沃尔沃汽车，作为该领域的先驱，以世界一流的汽车性能为行业树立了标杆。

车辆耐久性关键要素与部门组织

耐久性和强度被视为耐久性测试的核心指标。强度衡量的是车辆在承受高负载时维持正常运作的能力，而耐久性则说明其在长期使用后的稳定和功能性。为确保这两项指标的高标准，沃尔沃汽车公司设有专业的耐久性部门，专司车辆的耐久性和强度优化工作。

利用计算机辅助工程（CAE）技术和仿真方法，该部门致力于通过减少物理测试，达到提高产品性能和效率的目的。Adams作为首选多体动力学仿真软件，与一支7人组成的仿真工程师团队并肩作战，集结在此深厚的工具和方法背后，驱动着车辆设计的改进与验证。

模拟策略：从计算峰值载荷至评估疲劳载荷


模拟车辆强度与耐久性：

在确保车辆完好无损地适应各种道路条件的过程中，开发路径中涵盖了一系列精心设计的工况模拟。对于强度模拟，涵盖了14种车辆工况，分别横跨垂向、侧向和纵向，涵盖如道路颠簸、紧急制动和侧滑等现象。通过这些模拟，计算出的峰值载荷提供了关键的反馈与指导。




耐久性模拟与仿真链集成：

对于车辆耐久性的评估，集中于疲劳载荷的计算上。在这一领域，模拟同样被细分为垂向、纵向和侧向三个方向。某些情况下，包括越野工况在内的多方向载荷被同时考虑。为了更全面地测试车辆的耐久性，60个模拟耐久性工况被精心设计，涵盖各类复杂路面情况，如搓板路、颠簸道路、坑洞、频繁启动停止、越野轨道和蛇形绕桩等。

道路载荷评估与联合仿真：

模拟过程中，准确评估道路载荷对于准确计算车辆耐久性至关重要。通过使用Adams中的通道采集道路载荷，这一过程仿佛模拟的感官输入，直接在频域内输出响应结果。针对强度评估的峰值载荷出炉，而耐久性评估的症结则集中于损伤和等效力等关键参数。通过与参考值（如其他车辆或配置）的对比，开发团队得以衡量车辆设计的优劣与方向改进的潜力。

主动悬架与半主动控制在CAE中的集成挑战与解决方案

主动态与半主动控制系统的集成，是现代车辆动力学性能优化的关键策略之一。半主动减振系统利用车载控制器实时调节阻尼力，平衡性能与操控性，与完全被动悬架系统形成鲜明对比。这种控制系统则需要与物理系统的仿真进行联合，以实现准确的路载模拟，确保仿真过程不受控制器输入的影响。

当前，流程中存在的自动化与效率问题是：受限于开放标准如FMI的传输与编译复杂性，以及与开源软件的兼容性问题。为解决这些挑战，MSC Software Services为沃尔沃提供了一种无缝集成方法。这种基于TCP/IP连接的协同工作，通过脚本化流程更加自动化地生成Simulink与Adams的交互，显著减少了人工操作的繁复性。进一步，通过与Simulink服务器的实时互动通信，实现了布局清晰的BI方向集成，简化了从控制方案到物理系统响应的响应性仿真周期。

研究中的主动与被动控制仿真对比：

针对多种复杂场景的联合仿真研究揭示了主动与被动控制策略在路载、车辆动态适应性等方面的表现差异。以颠簸模拟为例（图4），半主动控制系统的顶层装置力（图4）与被动控制系统（图6）显着不同，展现出主动控制系统在加载峰值、缓冲块介入以及回弹阻尼性能上的优势。这进一步强调了主动控制策略在提高车辆耐久性和驾驶性能方面的潜力。