无论是开车还是坐车，相信您都有这样的感受：舒适无噪音，即使小憩也十分适宜。在这安静舒适的背后，解决振动和噪音是关键。噪音和振动的危害大家可能感受不深，直接上案例!19世纪初，一队拿破仑士兵在通过法国昂热市一座大桥时，由于大队士兵步调整齐划一，产生的频率正好与大桥的固有频率一致，形成了共振，最终导致大桥坍塌。
可见，振动是件不可小觑的事情。3月22日，西门子工业软件在北京理工大学举办了一场Simcenter汽车测试周活动，为我们呈现仿真测试的实际应用。在汽车振动与噪音的测试中，西门子以“数字化双胞胎”为理念的仿真测试软件提供集成的工程振动噪声试验解决方案，在易用性与功能灵活性方面提供了很好的平衡，可以极大地提高测试设备的工作效率，并在可用的实物样机大幅减少的情况下，仍可获得更全面可靠的试验结果。
到底如何打造“最安静”的车?西门子仿真软件怎样实现价值回归?听听西门子工业软件仿真与测试解决方案大中华区技术总监石银明博士的分享。
振动与噪音测试 助力汽车安静上路
现在，汽车行业的NVH试验专家最关心的问题可以归结为工作效率和成效。尽管虚拟仿真的应用与日俱增，但实际上试验部门仍面临着不断增加的试验工作量。虽然部分常规试验被仿真所替代，但是剧增的产品种类和不断提升的试验复杂性无疑又增加了常规试验工作。另
外，汽车企业不断缩短产品开发周期，导致了更少的样机，因而用于试验的时间也变得更短。
在北京理工大学振动与噪声控制实验室里，西门子的工程师为我们模拟并介绍了整个测试过程。模拟测试在无外力的条件下进行，通过激振器、传感器等基础设备测试车身的一百多个点，然后将振动信号传到监测设备上，测试结果以动态图的形式呈现，直观、简便，准确定位到振动点，帮助工程师有针对性的更改汽车设计。例如，测试结果显示在20赫兹振动比较大，如果发动机也是在20赫兹的情况下振动大，最终两者形成共振后噪音更大，这就需要工程师在实验室阶段就提出对汽车设计的改进，免去后续的工作和成本。
当下，随着汽车制造业的成熟和人们要求的提升，汽车测试技术越来越严格、繁琐。因此在汽车测试中要充分考虑环境感知，一般对于车外的噪声，国家有非常严格的标准，国内、美国和欧盟的噪声标准要求也都在不断的提高。对于车内的噪声，虽然国家没有明确标准，但是涉及市场竞争，标准也一直在提高。
那么，完全没有噪音才是“好车”吗?答案是否定的。石银明博士告诉我们，“噪音带有品牌效应，例如听到摩托的声音就能判断品牌。从噪音舒适性到噪音品牌性，这需要仿真与测试的设计，所以汽车噪音也有存在的必要性。特别是纯电动汽车，不存在发动机，就等于去掉了最大的声源，汽车过于安静也会存在危险性，所以，还要设计噪音，既能提示行人注意安全，又要满足国家标准。”
数字化双胞胎，指导仿真测试走向成熟
西门子“数字化双胞胎”通过对汽车设计进行虚拟仿真，从而提高客户产品研发、制造的生产效率。数字化双胞胎的概念是由浅及深、由窄到广，逐渐发展起来的。石银明博士介绍说，“在20年前，这个概念被称作计算，然后发展到仿真，之后是虚拟样机。但当时这些概念都不足以概括这项技术特点，虚拟样机是一个静态概念，过于强调‘虚’，没有体现‘实’ 。而数字化双胞胎讲究虚实结合，弥补了虚拟样机概念的不足。”
数字化双胞胎将汽车仿真精准的划分为三个维度。第一个是产品维度，例如整车、动力总成、变速箱或某些齿轮。第二个维度是产品属性，例如振动噪声的属性、燃油经济属性、疲劳耐久属性及安全属性等。第三个维度是时间维度，从需求模型开始到概念模型，到详细设计，到虚拟试验，到实物试验，在不同的研发阶段目的不一样，输出结果也不尽相同，这些都是数字化双胞胎的动态体现。
“数字化双胞胎”将现实世界中复杂的产品研发、生产制造和运营维护，转换成在虚拟世界相对低成本的数字化信息，进行协同及模型优化，并给予现实世界多种方案和选择。通过双胞胎的虚实连接，数据的不断迭代及模型的不断优化，进而获得最优的解决方案。
过去 5 年里，西门子工业软件 整合了市场领先的仿真和测试解决方案，包含计算机辅助工程(CAE) 3D 仿真、1D 仿真以及测试解决方案。西门子通过仿真将测试、仿真、报告和数据分析等功能，从数据层面进行了一次集成，在数字化双胞胎概念下，让仿真更成熟。
石博士预测道，“未来，我们给客户交付产品时除了交付实物外，还要交付数字化双胞胎。”例如汽车行业，如果客户有数字化双胞胎，就可以进行基于模型的维护、故障评估以及故障监控，这些都是数字化双胞胎在未来不可替代的作用。
着眼行业与客户，实现软件仿真价值回归
噪音与振动测试的发展是一个漫长的过程，石银明博士提到，“做振动噪声的研发或者是广义的研发一定要有‘PPT’。第一个P是优秀的人才，人的作用至关重要;第二个P是流程，把事情按照逻辑清晰的推进下去。第三个T是工具，软件、硬件、实验室、台架等广义的工具。”
除了认知上的深刻理解，在与客户合作的过程中，西门子工业软件也做了很多有意义的探索。例如与一般客户合作会采用两种模式，一是流程转让，帮客户解决问题，然后教会客户如何使用软件。第二种是进行流程审查，为客户提供流程优化服务。
随着智能制造的发展，新的需求不断被提出，因此测试需要针对行业做出调整。“现在针对OEM的振动噪音是围绕工程、车型，实际上很多新技术、新方向、新手段和新工具往往不直接产生经济效应。”例如， 发展迅速，需要相应的专业团队，短期不一定会形成效益，但是长期来讲对企业非常重要。
近些年，测试行业新要求呈现指数式的爆发，新技术层出不穷，5G应用之后会解决传输的问题，将来主动减振降噪的程度、数据传输的速度都会越来越高，发展前景十分可期。
为了应对汽车行业的新挑战、新机遇，西门子不断研究新的仿真功能和先进的物理测试解决方案。Siemens Simcenter™集合了包括 LMS ™ 软件、LMS ™ 软件、LMS ™软件、LMS Samcef™软件、Siemens NX Nastran软件、Siemens NX CAE软件、Star CCM+等著名软件在内的庞大产品阵容，从行业着手，从客户出发，实现仿真技术的价值回归，对于未来汽车仿真测试的日渐成熟，我们乐见其成!
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