三种汽车设计的试验方法:CAE、风洞试验、环境舱测试

2019-06-12 23:42:52·  来源:环境技术杂志  
 
早期的汽车的设计过程一般有以下几个过程: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
早期的汽车的设计过程一般有以下几个过程:

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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