Siemens PLM Software助力菲亚特进行耐久性虚拟验证
◆汽车制造商利用LMS Virtual.Lab 和LMS Tecware 对耐久性进行虚拟验证
◆Siemens PLM Software 解决方案助 力菲亚特减少过设计，降低成本
提高预测能力
自1899 年创立以来，菲亚特集团汽车股份有限公司（菲亚特）始终致力于汽车设计与制造，因此当他们指出汽车设计方法正在发生显著变化时，用心倾听其意见才是明智之举。菲亚特相信，通过仿真可以大幅提高预测能力，使公司能够创建更精确的模型，更好地平衡性能和重量，进而更好地定义成本。
因此，菲亚特希望能够在概念阶段预测道路载荷，以便在开发样车之前向设计人员提供必要信息。同时，他们也希望能够探索汽车 在疲劳和误用时的特性。
此外，公司还需要能够创建虚拟设计和可靠模型，以便用于汽车开发流程。为了准确预测载荷，必需拥有精确的多体模型，而通过虚拟方式验证子系统、零部件和整车模型（比如通过K&C分析），并根据试车跑道的实际运行条件进行性能预测和验证，便可实现这一目的。
最后，菲亚特希望能够对其欧洲和北美的耐久性方案进行对比和关联。为此，公司在其位于意大利巴洛科和美国密西根切尔西的两个试验场之间建立了等效性。
位于密歇根切尔西的试验场
在Siemens PLM Software 的耐久性应用软 件LMS Virtual.Lab™ 和LMS™ Tecware的帮助下，菲亚特实现了这些目标。通过使用LMS Virtual.Lab，菲亚特能够设计出耐久性性能最优的汽车。LMS Virtual.Lab 是一款集成解决方案，可用于在项目之初便开始设计轻量、可靠且抗疲劳的产品。该软件可预测零部件和整个系统的疲劳热点，非常有助于在开发过程早期做出正确的设计决策。
而耐久性工程软件LMS Tecware 可以帮助您准确掌握产品在其预期使用寿命中将承受的载荷。获取真实的载荷数据对虚拟和实物产品验证和优化而言不可或缺。LMS Tecware是一款用于耐久性载荷数据处理的模块化解决方案套件。
通过使用LMS Tecware，用户可以简化相关流程，轻松地梳理所采集到的载荷数据，分析耐久性相关特性，进行可靠性仿真，验证场试验及台架试验，而无需任何神秘指令或编写复杂程序。这样一来，工程师便可以在整个开发过程中更准确地了解新产品设计的耐久性性能。
这些解决方案已经帮助菲亚特改进了信息输入，实现了正确的尺寸标注和最优重量，加快了新产品上市速度，并提高了产品质量。此外，该软件还降低了样车开发成本，提高了仿真结果的准确性，进而在性能和重量之间实现了最佳平衡。
菲亚特底盘(CAE) 部门主管Marco Spinelli 表示，“我相信LMS 工程服务解决方案能够成为我们未来开发项目的工程合作伙伴。
提供早期输入
菲亚特的总部位于意大利都灵。Circuito di 巴洛科试验跑道距离都灵东北60公里，是菲亚特集团的主要试验场，也是欧洲市场的首选试验场。Circuito di 巴洛科试验跑道由Alfa Romeo 于20 世纪60 年代建成，用于测试新车、样车和赛车。跑道占地面积超过500 万平方米，设有不同类型试验跑道，总长度超过65 公里。巴洛科试验场展示了欧洲驾驶员可能遭遇的最坏路况，包括路面不平、有障碍物以及要求高侧向加速度的跑道等。
意大利都灵试验场
对于北美市场，菲亚特使用位于美国密歇根州切尔西的试验场。切尔西试验场位于底特律以西93 公里，占地面积15.6 平方公里，道路和越野测试表面跑道总长160 公里（包含下列测试区域：台车碰撞试验场、带覆盖的防撞护栏、打滑牵引力区、里程累加器、排放认证中心、风洞、腐蚀测试设施、路边碰撞试验以及32% 和15% 等级）。目前正在修建一条急转弯道路。
由于美国的要求与欧盟不同，切尔西试验场更适合于北美客户进行最差路况的试验（包括在崎岖地形行驶）。
菲亚特利用LMS Tecware，通过以下方法在跑道之间建立等效性：分析耐久性相关特性（比如基于从时间域到统计数据、雨流计数、穿级计数、程对计数的仿真结果预测载荷）和功率谱密度（PSD）；在计量和仿真（比如覆盖统计数据、平交路口、PSD 和疲劳损坏比较等）之间建立相关性；合并不同的跑道特征（比如重复因子），并生成耐久性试验总体方案。
建造通用试验场
菲亚特成功的关键始自与Siemens PLM Software 之间的长期合作伙伴关系。菲亚特以前就已成功验证过LMS 产品的有效性，因此清楚地知道LMS Tecware 和LMS Virtual.Lab 具备应用其耐久性方法的所有必要特征。菲亚特发现，LMS Tecware 易于使用、可自定义，而LMS Virtual.Lab 提供了完整疲劳分析的所有必备解决方案。
十几年来，菲亚特一直使用LMS Virtual.Lab Durability 软件，因其提供了完整疲劳分析的所有必备解决方案 ， 如自动应力梯度影响和焊接疲劳方法等。LMS Tecware 可以整合并准备载荷数据，直接用于疲劳分析。菲亚特尤其欣赏的是，LMS Virtual.Lab Durability 在自定义方面具有出色的开放性，并且允许公司所有求解器直接访问有限元数据。
通过在两个试验场之间建立等效性，菲亚特在巴洛科或切尔西开发的汽车可在全球任何地方行驶，此举降低了试验成本。在对比欧洲和美国耐久性试验项目并建立关联性之后，巴洛科和切尔西试验场可用于测试菲亚特的耐久性目标。
Spinelli 表示，“我们的两个试验场现在完全对等，可以互换。这意味着我们可以在巴洛科研发销往美国或全球的汽车，也可以在切尔西研发销往欧洲或全球的汽车。这样一来，试验场便不再有欧盟或美国之分 – 我们同时拥有两个全球试验场。”
减少过设计
Spinelli 表示，“由于以前没有使用虚拟数据，我们无法估量改进幅度，但是我们对使用LMS 产品后取得的成果非常满意。从绝对值上来说，根据任务的不同，我们的实际载荷误差维持在8% 到15% 之间。我们的主要优势是能够从一开始就进行完整的虚拟预测，用试验数据进行模型验证。”
从技术角度而言，菲亚特能够在制作样车之前进行仿真，这意味着团队能够实现正确估算，避免过设计。
从流程效率的角度而言，菲亚特能够减少初始阶段的不确定性，在更短的时间内提升品质，同时避免样车制作阶段的过设计。这是一大进步，因为在样车阶段避免问题意味着减少了需要测试的零部件数量，节约了时间，降低了成本。
