無論是開車還是坐車，相信您都有這樣的感受：舒適無噪音，即使小憩也十分適宜。在這安靜舒適的背后，解決振動(dòng)和噪音是關(guān)鍵。噪音和振動(dòng)的危害大家可能感受不深，直接上案例!19世紀(jì)初，一隊(duì)拿破侖士兵在通過法國昂熱市一座大橋時(shí)，由于大隊(duì)士兵步調(diào)整齊劃一，產(chǎn)生的頻率正好與大橋的固有頻率一致，形成了共振，最終導(dǎo)致大橋坍塌。
可見，振動(dòng)是件不可小覷的事情。3月22日，西門子工業(yè)軟件在北京理工大學(xué)舉辦了一場(chǎng)Simcenter汽車測(cè)試周活動(dòng)，為我們呈現(xiàn)仿真測(cè)試的實(shí)際應(yīng)用。在汽車振動(dòng)與噪音的測(cè)試中，西門子以“數(shù)字化雙胞胎”為理念的仿真測(cè)試軟件提供集成的工程振動(dòng)噪聲試驗(yàn)解決方案，在易用性與功能靈活性方面提供了很好的平衡，可以極大地提高測(cè)試設(shè)備的工作效率，并在可用的實(shí)物樣機(jī)大幅減少的情況下，仍可獲得更全面可靠的試驗(yàn)結(jié)果。
到底如何打造“最安靜”的車?西門子仿真軟件怎樣實(shí)現(xiàn)價(jià)值回歸?聽聽西門子工業(yè)軟件仿真與測(cè)試解決方案大中華區(qū)技術(shù)總監(jiān)石銀明博士的分享。
振動(dòng)與噪音測(cè)試 助力汽車安靜上路
現(xiàn)在，汽車行業(yè)的NVH試驗(yàn)專家最關(guān)心的問題可以歸結(jié)為工作效率和成效。盡管虛擬仿真的應(yīng)用與日俱增，但實(shí)際上試驗(yàn)部門仍面臨著不斷增加的試驗(yàn)工作量。雖然部分常規(guī)試驗(yàn)被仿真所替代，但是劇增的產(chǎn)品種類和不斷提升的試驗(yàn)復(fù)雜性無疑又增加了常規(guī)試驗(yàn)工作。另
外，汽車企業(yè)不斷縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，導(dǎo)致了更少的樣機(jī)，因而用于試驗(yàn)的時(shí)間也變得更短。
在北京理工大學(xué)振動(dòng)與噪聲控制實(shí)驗(yàn)室里，西門子的工程師為我們模擬并介紹了整個(gè)測(cè)試過程。模擬測(cè)試在無外力的條件下進(jìn)行，通過激振器、傳感器等基礎(chǔ)設(shè)備測(cè)試車身的一百多個(gè)點(diǎn)，然后將振動(dòng)信號(hào)傳到監(jiān)測(cè)設(shè)備上，測(cè)試結(jié)果以動(dòng)態(tài)圖的形式呈現(xiàn)，直觀、簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確定位到振動(dòng)點(diǎn)，幫助工程師有針對(duì)性的更改汽車設(shè)計(jì)。例如，測(cè)試結(jié)果顯示在20赫茲振動(dòng)比較大，如果發(fā)動(dòng)機(jī)也是在20赫茲的情況下振動(dòng)大，最終兩者形成共振后噪音更大，這就需要工程師在實(shí)驗(yàn)室階段就提出對(duì)汽車設(shè)計(jì)的改進(jìn)，免去后續(xù)的工作和成本。
當(dāng)下，隨著汽車制造業(yè)的成熟和人們要求的提升，汽車測(cè)試技術(shù)越來越嚴(yán)格、繁瑣。因此在汽車測(cè)試中要充分考慮環(huán)境感知，一般對(duì)于車外的噪聲，國家有非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)、美國和歐盟的噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求也都在不斷的提高。對(duì)于車內(nèi)的噪聲，雖然國家沒有明確標(biāo)準(zhǔn)，但是涉及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，標(biāo)準(zhǔn)也一直在提高。
那么，完全沒有噪音才是“好車”嗎?答案是否定的。石銀明博士告訴我們，“噪音帶有品牌效應(yīng)，例如聽到摩托的聲音就能判斷品牌。從噪音舒適性到噪音品牌性，這需要仿真與測(cè)試的設(shè)計(jì)，所以汽車噪音也有存在的必要性。特別是純電動(dòng)汽車，不存在發(fā)動(dòng)機(jī)，就等于去掉了最大的聲源，汽車過于安靜也會(huì)存在危險(xiǎn)性，所以，還要設(shè)計(jì)噪音，既能提示行人注意安全，又要滿足國家標(biāo)準(zhǔn)?！?/P>
數(shù)字化雙胞胎，指導(dǎo)仿真測(cè)試走向成熟
西門子“數(shù)字化雙胞胎”通過對(duì)汽車設(shè)計(jì)進(jìn)行虛擬仿真，從而提高客戶產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率。數(shù)字化雙胞胎的概念是由淺及深、由窄到廣，逐漸發(fā)展起來的。石銀明博士介紹說，“在20年前，這個(gè)概念被稱作計(jì)算，然后發(fā)展到仿真，之后是虛擬樣機(jī)。但當(dāng)時(shí)這些概念都不足以概括這項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)，虛擬樣機(jī)是一個(gè)靜態(tài)概念，過于強(qiáng)調(diào)‘虛’，沒有體現(xiàn)‘實(shí)’ 。而數(shù)字化雙胞胎講究虛實(shí)結(jié)合，彌補(bǔ)了虛擬樣機(jī)概念的不足。”
數(shù)字化雙胞胎將汽車仿真精準(zhǔn)的劃分為三個(gè)維度。第一個(gè)是產(chǎn)品維度，例如整車、動(dòng)力總成、變速箱或某些齒輪。第二個(gè)維度是產(chǎn)品屬性，例如振動(dòng)噪聲的屬性、燃油經(jīng)濟(jì)屬性、疲勞耐久屬性及安全屬性等。第三個(gè)維度是時(shí)間維度，從需求模型開始到概念模型，到詳細(xì)設(shè)計(jì)，到虛擬試驗(yàn)，到實(shí)物試驗(yàn)，在不同的研發(fā)階段目的不一樣，輸出結(jié)果也不盡相同，這些都是數(shù)字化雙胞胎的動(dòng)態(tài)體現(xiàn)。
“數(shù)字化雙胞胎”將現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造和運(yùn)營維護(hù)，轉(zhuǎn)換成在虛擬世界相對(duì)低成本的數(shù)字化信息，進(jìn)行協(xié)同及模型優(yōu)化，并給予現(xiàn)實(shí)世界多種方案和選擇。通過雙胞胎的虛實(shí)連接，數(shù)據(jù)的不斷迭代及模型的不斷優(yōu)化，進(jìn)而獲得最優(yōu)的解決方案。
過去 5 年里，西門子工業(yè)軟件 整合了市場(chǎng)領(lǐng)先的仿真和測(cè)試解決方案，包含計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE) 3D 仿真、1D 仿真以及測(cè)試解決方案。西門子通過仿真將測(cè)試、仿真、報(bào)告和數(shù)據(jù)分析等功能，從數(shù)據(jù)層面進(jìn)行了一次集成，在數(shù)字化雙胞胎概念下，讓仿真更成熟。
石博士預(yù)測(cè)道，“未來，我們給客戶交付產(chǎn)品時(shí)除了交付實(shí)物外，還要交付數(shù)字化雙胞胎?！崩缙囆袠I(yè)，如果客戶有數(shù)字化雙胞胎，就可以進(jìn)行基于模型的維護(hù)、故障評(píng)估以及故障監(jiān)控，這些都是數(shù)字化雙胞胎在未來不可替代的作用。
著眼行業(yè)與客戶，實(shí)現(xiàn)軟件仿真價(jià)值回歸
噪音與振動(dòng)測(cè)試的發(fā)展是一個(gè)漫長的過程，石銀明博士提到，“做振動(dòng)噪聲的研發(fā)或者是廣義的研發(fā)一定要有‘PPT’。第一個(gè)P是優(yōu)秀的人才，人的作用至關(guān)重要;第二個(gè)P是流程，把事情按照邏輯清晰的推進(jìn)下去。第三個(gè)T是工具，軟件、硬件、實(shí)驗(yàn)室、臺(tái)架等廣義的工具?！?/P>
除了認(rèn)知上的深刻理解，在與客戶合作的過程中，西門子工業(yè)軟件也做了很多有意義的探索。例如與一般客戶合作會(huì)采用兩種模式，一是流程轉(zhuǎn)讓，幫客戶解決問題，然后教會(huì)客戶如何使用軟件。第二種是進(jìn)行流程審查，為客戶提供流程優(yōu)化服務(wù)。
隨著智能制造的發(fā)展，新的需求不斷被提出，因此測(cè)試需要針對(duì)行業(yè)做出調(diào)整?！艾F(xiàn)在針對(duì)OEM的振動(dòng)噪音是圍繞工程、車型，實(shí)際上很多新技術(shù)、新方向、新手段和新工具往往不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效應(yīng)?！崩纾履茉雌嚢l(fā)展迅速，需要相應(yīng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，短期不一定會(huì)形成效益，但是長期來講對(duì)企業(yè)非常重要。
近些年，測(cè)試行業(yè)新要求呈現(xiàn)指數(shù)式的爆發(fā)，新技術(shù)層出不窮，5G應(yīng)用之后會(huì)解決傳輸?shù)膯栴}，將來主動(dòng)減振降噪的程度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣榷紩?huì)越來越高，發(fā)展前景十分可期。
為了應(yīng)對(duì)汽車行業(yè)的新挑戰(zhàn)、新機(jī)遇，西門子不斷研究新的仿真功能和先進(jìn)的物理測(cè)試解決方案。Siemens Simcenter?集合了包括 LMS ? 軟件、LMS ? 軟件、LMS ?軟件、LMS Samcef?軟件、Siemens NX Nastran軟件、Siemens NX CAE軟件、Star CCM+等著名軟件在內(nèi)的龐大產(chǎn)品陣容，從行業(yè)著手，從客戶出發(fā)，實(shí)現(xiàn)仿真技術(shù)的價(jià)值回歸，對(duì)于未來汽車仿真測(cè)試的日漸成熟，我們樂見其成!
（轉(zhuǎn)載）
