Пусть разбиваются виртуальные автомобили
Традиционно для испытания новых моделей автомобилей требовалось изготовить огромное число опытных экземпляров машины. На это уходило около четырех месяцев, к тому же каждый такой экземпляр стоил порядка $500 000. Современные конструкторские программы, позволяющие имитировать на компьютере аварийные ситуации, существенно сокращают сроки выпуска моделей, стоимость разработки и число опытных образцов.
По закону перед началом массовых продаж автомобиля он должен пройти стадию крэш-тестов. Требования к безопасности особенно ужесточились в 90-х гг. В Германии, например, даже торговцы автомобилями сейчас нередко проводят собственные испытания на безопасность и публикуют полученные результаты.
Задачу тестирования облегчают системы автоматизированного конструирования (CAE), установленные на суперкомпьютерах. Эти системы в деталях воссоздают параметры настоящих экстремальных ситуаций и позволяют оценить поведение машины в условиях аварии. В результате автомобильная промышленность теперь гораздо оперативнее реагирует на изменение рыночной конъюнктуры. “Без таких систем конкурентоспособное производство сегодня невозможно”, – говорит Тьерри Бертюка, специалист из французской компании ESI, с 1985 г. выпускающей программы моделирования аварий.
С самого начала ESI заключила соглашение с компанией Volkswagen о совместных исследованиях механических повреждений при авариях. Программы ESI позволяют провести виртуальные испытания на очень ранней стадии конструирования автомобиля, что значительно удешевляет производство.
С помощью программы ESI Pam-Crash конструкторы из Volkswagen моделируют несколько сценариев в соответствии с требованиями законодательств целого ряда государств, а также с условиями тестов, разработанных специализированными журналами и объединениями потребителей. К примеру, в Германии страховые компании проводят свои тесты для определения стоимости ремонта в результате столкновения при езде на низкой скорости. Все автомобили классифицируются в зависимости от результатов этих тестов, и соответственно определяются размеры страховых выплат.
Для компьютерной программы моделирование деформаций при столкновении – достаточно сложная задача, требующая огромного объема вычислений. Обычно приходится искать компромисс между точностью моделирования и временем исполнения программы: детальный обсчет всех параметров даже на суперкомпьютере занимает несколько дней.
Volkswagen уже давно применяет для моделирования суперкомпьютеры компании NEC. В новейшей модели компьютера, NEC SX-5, установлено 12 мощных процессоров. На этом компьютере моделирование аварии с помощью Pam-Crash длится 12 часов – как правило, машину оставляют работать на ночь.
Для повышения достоверности моделирования конструкторы стараются использовать большее число опорных точек на трехмерной модели кузова автомобиля. Чтобы смоделировать столкновение двух автомобилей, необходимо проанализировать примерно 250 000 элементов. Моделирование и анализ параметров сенсоров, вызывающих срабатывание подушки безопасности, – еще более сложная задача, на выполнение которой уходит более трех дней.
Несмотря на широкое распространение программ автоматизации конструирования и симуляторов аварий, автомобилестроители пока не решаются полностью отказаться от реальных испытаний новых моделей. В частности, компании Volkswagen все еще приходится разбивать несколько сотен “физических” прототипов, перед тем как выпустить очередную новинку. (FT, 6.09.2000)