汽车内外饰仿真分析的实战应用

汽车是由上万个零部件组成的复杂产品，开发过程较一般产品更系统和复杂，一般分成整车、系统、零部件三个开发层次。在整车、系统、零部件的开发过程中，均会涉及结构刚强度、车辆振动噪声（Noise Vibration Harshness，NVH）、疲劳、流体、电磁、控制等各领域的问题或者多物理场耦合的问题。

整车仿真分析主要对整车结构的强度、刚度、NVH、舒适性（平顺性）、耐久性、多刚体动力学、碰撞、乘员的安全性、整车空气动力学等方面进行模拟（仿真）分析，从而预测整车的性能，判定设计的合理性，优化结构设计。在汽车内外饰开发过程中，仿真分析主要侧重两方面：一方面是基于内外饰设计验证（Design Verification，DV）或性能进行仿真分析与优化，如仪表板计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析、杂物箱刚强度分析、头部碰撞分析、座椅静态舒适性分析等，同时组合应用拓扑、形貌等多种优化技术支持产品工程师进行满足性能前提下的轻量化（优化）设计；另一方面是基于不同成型工艺进行工艺仿真，对零部件的结构工艺性进行验证和优化，如大多数内外饰零部件是注射成型工艺，一般需要进行模流分析优化，以减少零件结构不合理导致的变形（尺寸超差）和工艺外观缺陷。

为保证整车、系统、零部件性能验证的全面性和传递性，主要内外饰件都要进行零部件、系统和整车层次的仿真验证。如仪表板总成的模态分析，内外饰仿真部门（含供应商）既要进行总成级的模态分析，解决仪表板总成整体、局部模态过低和内部子系统间模态避频问题，又要在验证合格后，将仪表板模型传递给整车仿真部门，放到整车模型中分析仪表板在整车下的响应情况。如图5-1所示，为保证整车、系统、零部件性能验证的准确性和有效性，通常内外饰仿真部门（含供应商）会与整车仿真部门共享材料模型和仿真模型；同时整车仿真部门会输出相应的边界条件，与内外饰仿真部门共同制订系统目标值。

汽车内外饰开发过程是主机厂、产品供应商、料商、模具厂等各方协同作战的过程，同样仿真分析在内外饰开发中的应用亦涉及主机厂、产品供应商、料商、模具厂等多方的仿真团队。整个内外饰仿真分析的主要分工和协作关系见表5-1。

内外饰仿真分析主要应用在模具和样车制造之前，即从汽车内外饰研发初期就开始运用仿真工具进行模拟分析，以便及早发现内外饰设计的缺陷，并优化结构设计，从而提升内外饰设计质量，使内外饰满足国家法规和用户需求。仿真分析，还可以对多种设计方案进行虚拟组合试验，确定出最佳方案，帮助工程师进行正确决策。在汽车内外饰批量生产以后，仿真分析主要用于解析汽车在使用过程中发生的质量问题。

图5-1 内外饰仿真层次及与整车仿真的关系(www.xing528.com)

表5-1 内外饰仿真分析的主要分工和协作关系

内外饰仿真的核心价值如图5-2所示，可总结成一句话，内外饰仿真技术是汽车内外饰研发缩短周期和降低成本的“利器”。

图5-2 内外饰仿真的核心价值