在汽车行业面临电动化、智能化和成本压力多重挑战的今天,如何高效地完成复杂工程优化已成为核心竞争力。ESTECO的modeFRONTIER作为一款成熟的流程自动化与设计优化平台,正在全球领先汽车企业中发挥关键作用。本文将详细解析其技术特性及在各领域的实践应用。
核心功能架构
完整的多学科优化(MDO)解决方案
modeFRONTIER提供完整的优化工作流,包含:模型分析与校准(DOE算法和曲线拟合)→ 数据建模(RSM算法)→ AI数据驱动建模(ML算法 + 降阶模型)→ 数值建模/MDO(多目标优化算法)→ 不确定性量化(稳健性和可靠性算法)。
供应商中立的集成平台
无缝集成CATIA、Creo、ANSYS、GT-SUITE、Adams、JMAG等主流CAD/CAE工具,形成自动化仿真工作流。
AI与机器学习深度集成
支持响应面模型(RSM)、机器学习算法和可解释人工智能(XAI),内置降阶模型(ROM)技术,大幅减少计算时间。
汽车行业应用方向
modeFRONTIER的强大功能已全面覆盖现代汽车研发的核心领域:
· 整车架构与性能平衡:在概念设计阶段进行多属性(如性能、成本、续航)权衡分析,快速确定最优工程方案。
· 被动安全与碰撞优化:高效优化车身结构(如引擎盖、前纵梁),以满足五星安全评级和行人保护要求。
· 底盘性能综合优化:通过协同优化悬挂系统、衬套、阻尼器等部件,同时提升车辆的操控稳定性、驾驶舒适性与NVH表现。
· 电动化与三电系统开发:针对电池包、电机电磁性能、电控效率及热管理进行多目标协同优化。
· 空气动力学与流体分析:通过ROM等技术极大加速CFD和流固耦合分析,优化车辆气动外形,降低风阻。
· 动力总成与热管理:优化发动机性能、变速器效率以及冷却系统的热性能。
· ADAS/AD与自动驾驶系统验证:基于AI和场景生成技术,自动化地探索和识别自动驾驶功能在极端案例中的表现,加速验证流程并构建安全案例。
从传统燃油车到智能电动车,modeFRONTIER为汽车行业的每一次技术革新提供了关键的优化引擎。
全球知名企业深度应用案例
本田汽车:行人保护引擎盖优化
· 技术细节:
o 针对9个Euro-NCAP定义的头部撞击点进行优化
o 优化15个设计参数,重点关注质量和刚度
o 自动化集成CATIA(形状修改)→ ANSA(网格生成)→ LS-DYNA(头部撞击仿真)→ LS-PrePost(结果分析)全流程
o 采用多目标模拟退火(MOSA)算法优化最差撞击点
· 成果:碰撞变形减少6%,完全满足HIC目标值,获得最佳铝制引擎盖配置。
本田研发有限公司助理总工程师Osamu Ito表示:"使用modeFRONTIER在优化多个头部撞击点的设计变量时大大节省了计算时间。"
现代汽车:整车架构权衡分析
· 技术细节:生成3000种不同的车辆配置,基于用户定义的偏好进行聚类和排序
· 成果:显著加速内部决策流程,计划将方法应用于未来电动车开发
现代汽车公司高级研究工程师James (KR) Yoon表示:"modeFRONTIER软件是进行车辆权衡分析和优化的理想解决方案。"
IVECO - CNH工业:卡车悬挂系统优化
· 技术细节:创建3D卡车模型(MSC Adams/Car),模拟不同试验场下的机械部件行为,自动优化悬架特性
· 成果:驾驶室振动降低10%,明确减震器、弹簧和衬套的关键特性参数
IVECO性能工程师Andrea Morello分享:"我们在几周内利用modeFRONTIER自动执行了大量仿真,评估了数千种悬挂系统设计。"
Polestar Racing:赛车性能优化
Polestar Racing将Adams.Car软件和单圈时间仿真内部代码集成到modeFRONTIER仿真工作流中,优化调整前后重量分布参数,实现单圈时间减少0.19-0.50秒。
Lucid Motors:电动车部件优化
Lucid Motors使用modeFRONTIER识别逆变器最优设计,在提高效率的同时最小化故障率,使逆变器输出电流从1200A增加到1500A。此外他们还优化了悬架组件和电机冷却性能。
AISIN:电驱动系统电磁优化
· 技术细节:集成JMAG电磁模型进行多目标优化,优化内外转子形状和磁体形状
· 目标:最小化空载转速,最大化启动扭矩,减少永磁体用量同时保持或增强磁链
Dallara:空气动力学ROM开发
Dallara空气动力学团队采用modeFRONTIER的AI数据驱动建模技术开发ROM,替代昂贵的CFD仿真来快速预测变形几何体上的压力分布。
· 技术细节:应用本征正交分解(POD)编码解空间并降低维度,选择最合适的回归模型执行ROM-based CAE分析
· 成果:将350核心上15分钟的计算缩短为单核心近瞬时完成
丰田汽车:发动机开发效率提升
丰田公司将modeFRONTIER与GT-Suite集成进行发动机建模,显著减少了开发时间和人力需求。
宝马集团:冷却系统优化
宝马团队使用modeFRONTIER创建了满足新测试标准的可靠瞬态冷却系统模型,并用于比较和优化各种冷却方案。
客户证言价值
福特汽车公司技术专家Bill Dowling评价:"车辆架构融合了许多相互竞争的属性,如外观、性能、续航里程和车辆动力学。modeFRONTIER使我们能够将来自车辆动力学、续航里程或性能专家的工具整合到仿真工作流中。"
丰田汽车公司代表表示:"modeFRONTIER使我们能够集成和自动化各种仿真求解器并用于设计优化,是解决技术问题和在各个部门实现CAE民主化的有效工具。"
为什么选择modeFRONTIER?
· 25年+ 专业经验,300+ 全球企业验证
· 供应商中立的集成平台,保护现有IT投资
· 从桌面级到企业级的可扩展解决方案
· 降低CAE门槛,使非专家也能进行复杂优化分析
· 显著缩短开发周期,降低物理原型成本
无论是传统车辆还是电动汽车开发,modeFRONTIER都能提供从概念设计到详细优化的全流程支持,帮助工程师在更短的时间内做出更明智的设计决策。