< Назад к Набор инструментов для моделирования автомобильной отрасли
Джонни Лю, генеральный директор компании Dowway Vehicle.
Опубликовано: 17 марта 2026 г.
- Переход автомобильной промышленности к MDO: почему это сейчас крайне важно.
- Основные возможности Simcenter HEEDS в автомобильной инженерии
- Применение в реальных условиях: примеры из области исследований и разработок в автомобильной промышленности.
- Пример из практики 1: Оптимизация системы терморегулирования аккумуляторной батареи электромобиля.
- Пример 2: Совместная оптимизация шума, вибрации и жесткости шасси и прочности конструкции.
- Пример из практики 3: Аэродинамические характеристики и снижение коэффициента лобового сопротивления кузова электромобиля.
- Стратегическая ценность Simcenter HEEDS для автопроизводителей
- Часто задаваемые вопросы о Simcenter HEEDS
- Заключение: Перспективное решение для автомобильных исследований и разработок.
Переход автомобильной промышленности к MDO: почему это сейчас крайне важно.
Автомобильная промышленность стремительно трансформируется под влиянием таких ключевых тенденций, как электрификация, автоматизация и снижение веса. Традиционные методы НИОКР, основанные на «опыте», не успевают за темпами необходимых инноваций. Инженеры-автомобилисты часто сталкиваются с необходимостью балансировки сложных систем, таких как динамика автомобиля, NVH (шум, вибрация и жесткость), аэродинамика, терморегулирование батареи и прочность конструкции. Эти системы взаимосвязаны, поэтому их оптимизация в сжатые сроки и в рамках ограниченного бюджета является серьезной проблемой.
Входить Simcenter HEEDSЭто мощный инструмент оптимизации в составе пакета Siemens Xcelerator. Он легко интегрируется с инструментами CAD и CAE, автоматизируя рабочие процессы, исследуя проектные пространства и делая процесс принятия решений быстрее и эффективнее. Благодаря локализованному китайскому интерфейсу он помогает автомобильным инженерам в Китае и за его пределами внедрять передовые технологии оптимизации.
Основные возможности Simcenter HEEDS в автомобильной инженерии
Бесперебойная автоматизация процессов: сокращение времени разработки.
В автомобильном дизайне этот процесс включает в себя такие этапы, как CAD-моделирование, создание сетки, решение задач и постобработка. Традиционно инженерам приходилось вручную переключаться между инструментами, что приводило к неэффективности и ошибкам.. Simcenter HEEDS Устраняет это узкое место. Интегрируется с ведущими инструментами CAE и CAD, такими как… Simcenter 3D, НХ, Абакус, Беглый, и MATLAB/Simulink. Это позволяет программному обеспечению автоматизировать весь процесс проектирования, начиная с… «Параметрическое CAD-моделирование > Создание сетки > Моделирование конструкций > Моделирование NVH > Оценка результатов». Система автоматически перебирает такие параметры проектирования, как толщина рычага и размер сварного шва, сокращая циклы оптимизации с недель до дней или часов.
Расширенное исследование проектного пространства с помощью алгоритма SHERPA
В автомобильном проектировании часто задействовано множество взаимозависимых переменных. Традиционные методы оптимизации не позволяют исследовать все пространство проектирования, что приводит к локальным оптимумам.. Simcenter HEEDS использует ШЕРПА Алгоритм SHERPA (Systematic Hybrid Exploration that is Robust, Progressive, and Adaptive) динамически корректирует свою стратегию поиска, обеспечивая более широкий и эффективный поиск глобальных оптимумов. Независимо от того, оптимизируется ли отдельная дисциплина или обрабатываются связанные системы, SHERPA гарантирует наилучшие решения. Например, он может исследовать такие переменные, как дизайн передней части, углы спойлера и размеры дефлекторов, чтобы улучшить аэродинамику, сохраняя при этом эстетику автомобиля.
Многодисциплинарная оптимизация проектирования (МДО): баланс компромиссов
Автомобильные системы тесно взаимосвязаны. Например, снижение веса кузова автомобиля может привести к снижению его прочности или ухудшению шумо- и виброизоляционных характеристик.. Simcenter HEEDS использует МДО Для решения этих компромиссных задач в глобальном масштабе существует два основных режима:
- Последовательная кооптимизация: Когда различные дисциплины зависят друг от друга (например, проведение структурного моделирования с последующей оптимизацией NVH).
- Параллельная кооптимизация: Когда моделирование можно запускать независимо (например, одновременно запускать моделирование аэродинамики и тепловых характеристик батареи), это позволяет максимально эффективно использовать аппаратное обеспечение.
Модульная архитектура и визуализация результатов
Simcenter HEEDS имеет модульную архитектуру, состоящую из трех основных компонентов:
- Модуль автоматизации процессов: Автоматизирует рабочий процесс, управляя интерфейсами инструментов и их выполнением.
- Модуль исследования и оптимизации проектного пространстваИспользует передовые алгоритмы, такие как SHERPA, для обработки данных, проверки ограничений и оптимизации конструкции.
- Модуль визуализации результатов и составления отчетовПредлагает простые для понимания диаграммы и тепловые карты для визуализации проектных переменных и показателей производительности. Также может автоматически генерировать отчеты для анализа проектных решений.
Кроме того, он интегрирован с другими инструментами Siemens, такими как Simcenter Testlab и Simcenter Amesim обеспечивает полную «Моделирование-Тестирование-Оптимизация» оптимизация рабочего процесса и повышение эффективности межкомандного взаимодействия.
Применение в реальных условиях: примеры из области исследований и разработок в автомобильной промышленности.
Пример из практики 1: Оптимизация системы терморегулирования аккумуляторной батареи электромобиля.
Испытание: Новый производитель электромобилей столкнулся с проблемой баланса между эффективностью охлаждения, весом, стоимостью и пространством для аккумуляторной батареи электромобиля. Циклы исследований и разработок были длительными, неравномерный внутренний поток приводил к перегреву, а система охлаждения потребляла слишком много энергии.
Настройка оптимизации:
- Переменные: Ширина охлаждающего канала (8-15 мм), толщина ребер (1-3 мм), скорость охлаждающей жидкости и расстояние между ячейками.
- Ограничения: Максимальная температура <= 45°C, равномерность <= 5°C, общий вес <= 200 кг, потребляемая мощность системы <= 500 Вт.
- Цели: Минимизация температуры, веса и энергопотребления.
Результаты: С использованием ШЕРПАОптимальная конструкция была найдена за 28 итераций, что позволило снизить максимальную температуру до 42 °C, улучшить равномерность нагрева до 3,2 °C и уменьшить вес на 12 кг. Цикл исследований и разработок сократился с 45 дней до всего 12 дней — экономия времени составила 73%.
Пример 2: Совместная оптимизация шума, вибрации и жесткости шасси и прочности конструкции.
Испытание: В условиях сложных дорожных условий в шасси легкового автомобиля наблюдалась концентрация напряжений, что приводило к чрезмерному шуму и вибрации. Традиционные методы не позволяли сбалансировать прочность конструкции и показатели шума и вибрации.
Настройка оптимизации:
- Переменные: Поперечное сечение рычага шасси, толщина сварного шва, выбор материала (высокопрочная сталь или алюминиевый сплав), жесткость соединения.
- Ограничения: Напряжение <= предел текучести, деформация <= 0,5 мм, ускорение вибрации <= 0,3g, шум <= 60 дБ(А).
- Цели: Свести к минимуму вес, вибрацию и шум.
Результаты: После 32 итераций оптимальное решение позволило снизить напряжение до 320 МПа, деформацию до 0,35 мм, вибрацию до 0,22 g и шум до 57 дБ(А), что позволило сэкономить 25% затрат и сократить объем испытаний прототипа.
Пример из практики 3: Аэродинамические характеристики и снижение коэффициента лобового сопротивления кузова электромобиля.
Испытание: Первоначальная конструкция кузова электромобиля имела коэффициент аэродинамического сопротивления 0,32, что не соответствовало целевому значению <= 0,28 для оптимального запаса хода.
Настройка оптимизации:
- Переменные: Угол наклона решетки радиатора, угол наклона капота, кривизна крыши и настройки спойлера.
- Ограничения: Сохраняйте стильный внешний вид, коэффициент аэродинамического сопротивления <= 0,28, коэффициент аэродинамической подъемной силы <= 0,05.
- Цели: Минимизируйте сопротивление и подъемную силу.
Результаты: Коэффициент аэродинамического сопротивления снизился до 0,272, при этом время исследований и разработок сократилось на 40%, а дальность полета увеличилась примерно на 8%.
Стратегическая ценность Simcenter HEEDS для автопроизводителей
Система Simcenter HEEDS предоставляет значительные преимущества:
- Ускоренные исследования и разработки: Сокращает циклы оптимизации более чем на 60%, ускоряя вывод продукции на рынок.
- Снижение затрат: Это снижает зависимость от физических прототипов и уменьшает затраты на разработку на 20-40%.
- Повышенная производительность: Решает компромиссные решения для оптимизации общих характеристик автомобиля.
- Содействие инновациям: Побуждает инженеров к поиску новых, конкурентоспособных решений посредством передовой оптимизации.
Часто задаваемые вопросы о Simcenter HEEDS
1. Что такое Simcenter HEEDS и почему он используется в автомобилестроении?
Simcenter HEEDS — это инструмент оптимизации проектирования от Siemens. Он помогает инженерам автоматизировать моделирование, исследовать альтернативные варианты проектирования и находить оптимальные решения, что сокращает циклы НИОКР и повышает эффективность междисциплинарной оптимизации в автомобильном проектировании.
2. Какие алгоритмы использует Simcenter HEEDS?
Simcenter HEEDS использует алгоритм SHERPA, который в режиме реального времени адаптирует свою стратегию поиска для эффективного нахождения глобальных оптимумов. Он также интегрирует усовершенствованные с помощью ИИ предикторы для более быстрой оптимизации.
3. Как Simcenter HEEDS интегрируется с другими инструментами?
Simcenter HEEDS интегрируется с инструментами CAE и CAD, такими как Simcenter 3D, НХ, Абакус, и Беглыйсоздание бесперебойного автоматизированного рабочего процесса для автомобильных исследований и разработок.
4. Каковы основные преимущества использования Simcenter HEEDS в проектах по автомобильному дизайну?
Simcenter HEEDS помогает инженерам автоматизировать повторяющиеся задачи, эффективно исследовать проектные пространства, сократить время и затраты на НИОКР, а также сбалансировать междисциплинарные задачи, такие как аэродинамика, теплоотвод и прочность конструкции.
Заключение: Перспективное решение для автомобильных исследований и разработок.
Simcenter HEEDS доказывает свою незаменимость для современного автомобильного дизайна. От управления тепловым режимом батареи до аэродинамики, он экономит время, снижает затраты и повышает общие характеристики автомобиля. По мере усложнения конструкции автомобилей интеграция технологий искусственного интеллекта и цифровых двойников с Simcenter HEEDS будет и дальше стимулировать развитие исследований и разработок в автомобильной промышленности.
