完美车祸编码

关闭虚拟和物理碰撞模拟之间的差距有助于汽车行业拯救生命


根据美洲更安全美国每年约有130万人死于车祸,平均每天有3287人死亡。减少与事故相关的伤亡和财务成本,是政府安全机构和全球汽车行业(包括汽车制造商和零部件及安全设备供应商的生态系统)的首要任务。

汽车制造商及其供应商在虚拟和物理测试方面投入了大量资金,以改善乘员保护,减少伤害。对于物理测试来说,其目的是在实验室中重现相同的碰撞动力学,在实验室中,每个力、冲击、反应和毫秒都是通过传感器、摄像头和计算机精心设计和测量的。

许多美国人在1985年对“文斯和拉里”提供了“Vince和Larry”的终结世界的介绍,美国运输部的里程碑类的星星“你可以从假人的广告活动中学到很多东西。部分归功于这种可承受的崩溃假人,安全带使用量从14%增加到79%,估计为85,000个生命和32亿美元(来源:广告委员会).

但这些正面的全车碰撞测试需要手工制作原型,而且运行成本非常昂贵,每次测试往往超过100万美元。对于制造商来说,为了减少伤害而设计产品,从车身的变形到安下载188bet金宝搏全气囊的展开时间和力度都必须进行优化。

图像信用:培养

由于汽车结构的设计限制,减少乘员伤害的大部分负担落在“被动”安全系统上,包括安全气囊、安全带和其他部件。这些部件加在一起,可以将每小时30英里的总减速力从12吨减到1.6吨。由于需要调查各种各样的乘员和碰撞场景,开发人员需要一种经济有效的方法,在进行物理碰撞测试之前,在实验室中模拟碰撞动力学。

实现这些速度和成本效益不仅依赖于物理碰撞仿真系统的性能,而且还依赖于IT-换句话说背后的虚拟模型,在模拟器的仿真中。

模拟仿真器

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这正是挑战所在Instron这家全球测试设备制造商已经接受并掌握了其领先的碰撞模拟系统,目前该系统已部署在全球超过75个地点。Instron使用强大的软件,一个基于雪橇的“弹射器”系统,以及一个由2.75兆吨力(MN)提供动力的精密控制液压驱动器,该驱动器将在碰撞过程中所经历的力施加到正在测试的乘员舱原型上。这种方法使Instron的客户能够比以往更灵活、更准确、更经济地运行他们需要的测试。

实现这三十分份的福利休息不仅是关于性能的身体的碰撞模拟系统,也在虚拟的它背后的模型,换句话说,在模拟器的模拟上。

Instron的工程经理Brad Carman说:“对于我们物理系统测试的每种力量、速度和碰撞类型的组合,我们首先在模型中模拟结果。”“该模型现在已经足够精确,可以取代之前物理上为准备系统所做的工作,消除测试过程中的时间和风险,最终产生更好的结果。”

你可以从模拟中学到很多东西

当加勒曼加入2013年的Instron时,他这样做了一个原因:崩溃仿真系统水质®CSAAdvanced。

“当我看到弹射撞击模拟器的行动时,就是一见钟情,”他说。“我知道我想奉献自己努力和改善该系统。”

崩溃模拟是一个严格的科学。制造商和调节器使用该系统对许多参数进行测试,包括具体速度和冲击角。下载188bet金宝搏模拟当它最重要的情况下,它们的性能和可靠性提高:威胁危及生命的崩溃。控制这些参数 - 能够实现和重复物理仿真,以便它每次都会释放相同的力 - 对于验证结果至关重要。

卡尔曼知道表演的关键在于更好的建模:“我知道如果我们更准确地说,我们可以为客户提供更好的结果,最大化实验效率和他们收集数据的有用性。”

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“我知道,如果我们可以更精确地模拟我们的模拟,我们可以为我们的客户带来更好的结果,最大限度地利用他们正在收集的数据。”

Instron公司的工程经理Brad Carman说

增加模型的分辨率

为了让Instron的模型变得更好,Carman开始通过消除尽可能多的假设来提高模拟的分辨率。在一年的时间里,他介绍了170个在系统中加入变量,包括弹射器模拟器运行期间的各种压力、流量和个别部件的性能,这些变量以前没有考虑或只是假设为常量。

该模型最初是用纯MATLAB建立的®通过编码方程和求解器,然后使用MATLAB编码器™集成到我们的软件,”Carman说。“这个项目被证明是成功的,系统的性能几乎翻了一番。客户不仅可以从相同的物理系统中获得更好的性能,而且可以更快地实现结果,因为通过精确的模拟可以消除浪费时间的步骤。”

后来,卡曼被要求优化系统的物理设计。使用现有模式,他可以使用该模型来模拟系统的物理变化。然而,问题是该模型未以灵活性为基础;硬编码方程不易借给系统的设计变化。这是卡曼转向Simscape™时。“因为Simscape工作有点像Lego块,所以我们可以更轻松地使系统级变化。我现在可以移动模型的组件,甚至可以添加新的组件,并且Simscape在即时为我重新组装整个型号。“

“如果没有Simscape,这个过程将会非常缓慢。”

最初,Carman不确定如何将许多自定义建模功能与第一个模型迭代集成,例如自动从单个源自动创建子模型和模型共振的能力。随着一些创造力,Carman能够通过他构建,适当命名为“Bradscape”的自定义工具来实现这些功能。

Carman说道:“Simscape是一种美丽的语言。“因为它本质上是以文本文件的形式存在的,所以你可以创建和控制的内容没有限制。”

最终,不仅已经证明了新的最佳设计,但使用Simulink编码器更换了模型的所有原始用途,并轻松集成到软件中。金宝app

驾驶虚拟和现实世界结果

虽然易于建模是重要的,但最多的成果对卡曼和Instron来说。随着它们的模拟仿真的能力继续提高,它们正在缩小模拟之间的差距,几乎和物理地运行的差距。

Carman说:“多亏了我们与MathWorks的合作,我们现在有了一个碰撞模拟器的活模型,它运行得非常快,非常准确,以至于我们的客户可以在运行更昂贵的物理碰撞模拟之前虚拟地测试他们的假设。”这为他们节省了时间和金钱,有助于更快地将救命的产品推向市场。下载188bet金宝搏

“由于我们与MathWorks的合作,我们现在拥有我们的碰撞模拟器的生活模型,这非常快速,准确地运行,因此我们的客户可以在运行更昂贵的物理崩溃模拟之前几乎测试他们的假设。”

Instron公司的工程经理Brad Carman说

“此外,我们现在运行模型的速度——如此之快以至于接近实时——正在模型和系统之间创造一种融合,从而为我们的客户提供逐步改进性能的可能。”