编码完美的车祸
缩小虚拟和物理碰撞模拟之间的差距有助于汽车行业挽救生命
根据更安全的美国全球每年大约有130万人死于车祸，平均每天有3287人死于车祸。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的首要任务，包括汽车制造商以及零部件和安全设备供应商的生态系统。
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，以提高乘员保护和减少伤害。物理测试的目的是在实验室中重建相同的碰撞动力学，其中每一个力、冲击、反应和毫秒都通过传感器、相机和计算机进行编排和测量。
许多美国人是在1985年从“文斯和拉里”的广告活动中接触到碰撞测试模拟的，他们是美国交通部里程碑式的“从一个假人身上你可以学到很多东西”的明星。多亏了这对漂亮的碰撞假人，安全带的使用率从14%增加到79%，挽救了大约85,000人的生命和32亿美元(来源:广告委员会）.
但这些正面的整车碰撞测试需要手工制作原型，运行成本非常昂贵，每次测试通常超过100万美元。对于那些设计产品以减少伤害的制造商来说，从车身的变形到安s manbetx 845全气囊的展开时间和受力都必须进行优化。
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由于车辆结构的设计限制，减少乘员伤害的大部分负担落在“被动”安全系统上，其中包括安全气囊、安全带和其他组件。这些部件加在一起可以将每小时30英里的撞击对乘员的总减速力从12吨减少到1.6吨。由于要调查的人员和碰撞场景范围很广，在进行物理碰撞测试之前，开发人员需要一种具有成本效益的方法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取决于物理碰撞模拟系统的性能，还取决于其背后的虚拟模型——换句话说，取决于模拟器的模拟。
模拟仿真器
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这正是挑战所在Instron作为测试设备的全球制造商，该公司已经接受并掌握了其领先的碰撞模拟系统，目前该系统部署在全球超过75个地点。Instron使用强大的软件、一个基于雪橇的“弹射”系统和一个精密控制的液压作动器，由2.75兆牛(MN)的力驱动，将碰撞过程中所经历的力施加在正在测试的乘员舱原型上。这种方法使Instron的客户能够比以往任何时候都更灵活、更准确、更经济有效地运行他们需要的测试。
实现这三方面的好处不仅取决于政府的表现物理碰撞仿真系统也上了虚拟它背后的模型——换句话说，在模拟器的模拟上。
Instron的工程经理Brad Carman说:“对于我们的物理系统测试的每一种力、速度和碰撞类型的组合，我们首先在模型中模拟结果。”“现在，该模型已经足够精确，可以取代以前为准备系统而进行的物理工作，消除了测试过程中的时间和风险，并最终产生更好的结果。”
你可以从模拟中学到很多东西
2013年，卡门加入Instron的原因只有一个:碰撞模拟系统Hydropuls®CSAadvanced。
“当我看到弹射碰撞模拟器运行时，我一见钟情，”他说。“我知道我想全身心投入到改进这个系统中去。”
碰撞模拟是一门严谨的科学。制造商和监管机构使用该系统测试产品的许多参数，包括特定速度和冲击角度。s manbetx 845模拟改进了它们的设计，并最终提高了它们在最关键时刻的性能和可靠性:在危及生命的坠机事故中。控制这些参数——能够实现并重复物理模拟，以便每次释放相同的力——是验证结果的关键。
卡门知道，提高性能的关键在于更好的建模:“我知道，如果我们能更精确地建模模拟，我们就能为客户带来更好的结果，最大化实验室效率和他们正在收集的数据的有用性。”
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“我知道，如果我们可以更精确地模拟模拟，我们就可以为客户带来更好的结果，最大化他们正在收集的数据的有用性。”
布拉德·卡门，Instron公司的工程经理
增加模型的分辨率
为了让Instron的模型从优秀到卓越，卡门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，他引进了170个系统中的变量，包括在弹射模拟器运行期间的各种压力、流量和单个部件的性能，这些以前没有被考虑到或简单地假设为常数。
“模型最初是用纯MATLAB建立的®通过对方程和求解器进行编码，然后使用MATLAB Coder™集成到我们的软件中，”Carman说。该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，而且可以通过精确的模拟消除浪费时间的步骤，从而更快地实现结果。”
后来，Carman被要求优化系统的物理设计。有了一个经过验证的模型，他就可以使用该模型来模拟系统的物理变化。然而，问题是这个模型建立起来并不灵活;硬编码的方程不容易用于系统设计的更改。这时卡门转向了Simscape™。“因为Simscape的工作原理有点像乐高积木，我们可以更容易地进行系统级别的更改。我现在可以移动模型的组件，甚至添加新的组件，Simscape可以在瞬间为我重新组装整个模型。”
“如果没有Simscape，这个过程将会非常缓慢。”
最初，Carman不确定如何从第一个模型迭代中集成许多自定义建模特性，例如从单个源自动创建子模型和模型倒置的能力。凭借一些创造力，Carman能够通过他构建的定制工具在Simscape中实现这些功能，该工具被恰当地命名为“Bradscape”。
“从本质上讲，Simscape是一门美丽的语言，”卡门说。“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任何限制。”
最后，不仅证明了新的优化设计，而且利用Simulink Coder替换了模型的所有原始用途，并方便地集成到软件中。万博1manbetx
驱动虚拟和现实世界的结果
虽然建模的简易性很重要，但结果对Carman和Instron来说最重要。随着他们模拟模拟的能力不断提高，他们正在缩小虚拟模拟和物理模拟之间的差距。
“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，它运行得非常快和准确，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，在虚拟环境中测试他们的假设，”卡门说。这为他们节省了时间和金钱，有助于更快地将救生产品推向市场。s manbetx 845
“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，它运行得非常快和准确，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，在虚拟环境中测试他们的假设。”
布拉德·卡门，Instron公司的工程经理
“此外，我们现在运行模型的速度快到接近实时，这在模型和系统之间创造了一种融合，可以为我们的客户实现渐进式性能改进。”
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