汽车 NVH 实时仿真黑科技：通用汽车 Simpack 模拟器技术突破
上一篇我们介绍了Simpack 开创实时多体动力学 （点击查看），那么现在Simpack实时仿真已经发展到什么地步了呢？今天给大家分享一篇最新的应用案例，通用汽车使用Simpack建立NVH驾驶模拟器，通过考虑部件柔性，能实时输出车辆NVH特性。无独有偶，宝马汽车同样也做了类似的工作，文末有宝马NVH实时仿真案例的链接。
在汽车研发领域，噪声、振动与声振粗糙度（NVH）是衡量车辆品质的 "隐形标杆"。通用汽车（General Motors Company）全球虚拟设计团队近期完成了一项关键技术突破 —— 基于 Simpack 与 NVH 模拟器的实时功能开发，为车辆 NVH 性能测试开辟了高效路径。
一、项目核心：让仿真 "实时" 起来
这项技术的核心目标，是在车辆模型中实现 Simpack 与 NVH 模拟器的实时功能联动。通过将 Simpack 模型生成的部件力与 FEA 模型的灵敏度数据整合到 NVH 模拟器中，能够实时输出噪声和振动响应，让虚拟测试与真实驾驶感受无缝衔接。
简单来说，就是让电脑里的虚拟车辆模型，能像真实车辆一样，实时 "反馈" 行驶中的振动和噪声情况，为工程师提供即时的测试数据。
二、系统架构：软硬件的完美协同
要实现实时仿真，离不开软硬件的紧密配合。这套系统整合了多款专业软件，形成一个闭环工作流：
核心软件群 包括多体动力学仿真工具 Simpack、工作平台 SimWorkbench、驾驶模拟软件 VI-DriveSim 以及 NVH Simulator，各软件各司其职又相互配合； 硬件终端
实时仿真计算出的响应会传递到模拟器中的多个振动台（Shaker），这些振动台分布在不同位置，精准复现车辆各部位的振动状态。
三、关键技术突破点
1. 传动系统建模：齿轮副的 "选型密码"
传动系统是 NVH 仿真的重点，其中齿轮副建模尤为关键。技术团队发现，采用 FE-14 力元素能让 Simpack 模型在固定步长求解器中顺利通过验证标准。不同类型的力元有明确的应用场景：
2. 轮胎模型：毫米级的精度把控
轮胎模型（Ftire）在实时仿真中对质量和惯性设置要求极高。团队开发了预检查机制 —— 通过终端命令先运行 Ftire，确保参数符合实时仿真标准，避免测试中出现数据偏差。测试数据显示，Simpack 实时求解器的周转时间稳定在 0.8ms 左右，实时因子（RTF）完全满足测试要求，为后续仿真精度打下基础。
3. 模型优化：平衡精度与速度
实时仿真的核心挑战是在保证精度的同时，让模型 "跑" 得足够快。团队找到了关键优化方向：
柔性体模态缩减
利用 Simpack 的自动特征模态功能，减少模型模态数量。模态选择需兼顾结果精度和运行速度。目前验证得出最佳柔性体模态数量为 8 个； 自由度（DOF）控制
模型自由度越多，运行速度越慢。通过简化控制元素等方式减少 DOF，例如某演示用刚性体模型 DOF 为 230，而两款车辆模型的自由度分别为 289 和 362； 刚性体 vs 柔性体
测试发现，两种模型生成的部件力结果接近，且 NVH 粗糙路面指标表现相似。这意味着在部分场景下，可用刚性体模型替代柔性体，大幅提升运算效率。
四、实战成果：数据印证实力
经过多轮优化，这套系统已实现稳定的实时仿真功能，核心指标亮眼：
车辆模型可结合 Ftiire轮胎和粗糙路面稳定运行，实时因子（RTF）达标； 刚性体模型（CPU=11）的 RTF 为 0.76，柔性体模型（CPU=11）的 RTF 为 0.96，完全满足实时性要求； 建立了有效的结果验证方法，确保虚拟仿真与物理测试的一致性。
五、经验总结：这些 "坑" 要避开
技术团队在开发过程中积累了诸多实战经验，值得行业参考：
阻尼器调试
固定步长求解器对阻尼器参数敏感，较软的阻尼器设置更易通过求解标准； 时间延迟设置
转向功能需添加大于 0.1 的时间延迟，否则可能影响实时性； 软件协同细节
Simpack 与 VI-DriveSim 的加速度阈值需精准匹配。
六、为什么这项技术很重要？
传统的 NVH 测试依赖物理样机，成本高、周期长。而这套实时仿真系统，能让工程师在虚拟环境中快速验证设计方案，大幅缩短研发周期。对于消费者而言，这意味着更快接触到更安静、更舒适的车型。未来，随着模型精度的进一步提升，实时仿真将在汽车研发中扮演更核心的角色，推动车辆 NVH 性能不断突破。
备注：本文内容基于通用汽车《NVH Simulator Simpack Realtime Functionality Development》演讲报告。
来源：MBD之家
