用电脑给迈锐宝减肥？ 通用说这是真的

[XCAR 科技 原创]

迈锐宝XL可是最近中级轿车市场上的红人，同样也是被通用寄予厚望的主力车型。鉴于上一代不温不火的状况，以及被如今年轻人们冠以“**三宝”的昵称，雪佛兰显然要押注在新车型上，打一个漂亮的翻身仗。

迈锐宝XL就是雪佛兰面对种种质疑的有力回应。从其名称也可以看出来，新款车型最显著的变化可以用一个字来概括——大。在如今中国的中级车市场，只有具备傲人的“三围”，才能够吸引到足够的关注。然而，在“大”的背后，迈锐宝还有哪些新的玄机？那我们不妨就从一个“减肥”的故事说起。

第八代迈锐宝之所以不温不火，一个主要原因就是车身尺寸：2737mm的轴距已经同不少紧凑级轿车持平，后排空间自然不会令那些潜客们满意。为此，迈锐宝XL的车身尺寸（尤其是轴距）得到了大幅增加。

迈锐宝XL的车身尺寸比前任得到了大幅增加。

而车身体积增加的副作用，就是车身重量也会随之增加，这在提倡节能减排的今天是不能够接受的。不仅如此，车身重量增加，带来的负面效应还有降低车辆操控性、以及车身结构的优化等等诸多问题。如何为车辆“减肥”？在“减肥”的同时如何提升车身刚度和NVH性能？令人惊讶的是这些看似矛盾的问题，通用的工程师们居然完美地一一化解了：迈锐宝XL在车身尺寸大幅提升的基础上，车重反而降低了120kg，一举成为中级轿车中质量最轻的选手，这一改之前美系车在人们心中沉重的印象。

来自通用北美总部的“汽车虚拟性能”专家D. Lance Johnstone先生为我们揭开了背后的秘密：迈锐宝XL的瘦身计划，一大部分的功劳，都应该属于密歇根一栋神秘大楼中的几千个CPU，以及它们所运行的CAE软件。

何谓CAE？

CAE全称Computer Aided Engineering，意为计算机辅助工程设计。简单来说，就是利用计算机高速运算的特性，来辅助工程师们进行运算、模拟、验证的工作。

如果你是大学工科出身，那么对于机械制图和机械设计应该比较熟悉。没错，这两门课程是一切工业设计的基础，D. Lance Johnstone先生回忆起30年前他加入通用时，常年的工作就是在制图室手持绘图笔和尺子勾勒出一条条繁琐的线条——但愿这样的描述没有勾起大家痛苦的回忆。如果你是名文科生，那么以下画面仅供参考：

这样用于广告宣传的画面看似很优雅，但是请脑补一下，他们的作品也有可能是这样的：

显然，如果没有计算机的协助，单是手工绘图就会耽误大量宝贵的工作时间。不仅如此，如何优化零部件的结构，让其符合强度的设计要求，并且提供足够的结构刚度，还要确保车重不能超标，这对于之前的设计师来说，确保这三个目标能够同时达到最优，相当一部分依靠的是前人的经验以及成型的设计规范数据。如果使用数学工具进行验算，几乎是不可能完成的工作，因为汽车结构以及各种受力的复杂性，很难通过简单的计算得出符合实际的结论。

得益于如今计算机性能日新月异的提升，以前看似不可能完成的任务在如今则出现了一些曙光：计算机最大的优势就在于能够进行大量的计算和迭代工作。如果将复杂的数学计算分解成大量重复的迭代计算，那么计算机就能够为你找到问题的答案。因此，如今诸多诸如车辆零部件强度的验算、碰撞过程模拟、NVH性能验算，都能够通过计算机来帮助你找到一个非常接近于现实的模拟结果。这无疑大大节省了研发的过程和开支，并且还能够帮助工程师们进行车身的各种优化设计。D. Lance Johnstone骄傲地说，全新迈锐宝XL就是他们通过计算机CAE模拟优化的最新成果。

CAE的扫盲课

CAE如何帮助工程师给迈锐宝XL瘦身？

给大家普及完CAE的基础知识之后，我们来看看D. Lance Johnstone先生带领他的团队给迈锐宝XL的车身动了哪些手脚？

我们知道车辆设计是一门充满了矛盾，而且是一门复杂的综合学科。从某种意义上来说，也是一种妥协的结果，这对于不少处女座来说，绝对是个折磨人的工作。不过通过计算机协助，能够在这诸多妥协之后的结果中找到最优的解决方案，并且还能够帮助设计人员找到当前设计的一些小缺陷。在研发迈锐宝XL的过程中D. Lance Johnstone和他的团队共进行了1000万个CPU小时的计算，其中，仅碰撞试验，就模拟了2257次。最终得到的结果，就是让迈锐宝XL的白车身在使用钢材的前提下，重量降低48kg之多，同时整车的扭转刚性以及NVH性能和操控性能都得到了全面提升。

在工程师设计出基本结构之后，就需要把车身结构数据精确地输入到计算机中，然后让计算机对其进行强度、刚度以及碰撞的分析和模拟，从而找到当前设计的缺陷，而后工程师们根据分析结果再对当前设计进行整体的优化。接下来就是模拟-优化-再模拟-再优化这个不断迭代的过程，最终达到满意效果为止。

在最初设计的结构出来之后，计算机会对整体的性能进行一次全面评估。例如在优化之前，发动机的振动对于车身结构的影响是这样子的：

大家不要担心哈，这是为了方便工程师分析结果，电脑将整体振动效应放大了1000倍之后的效果。而对这样的结果进行有针对性的改进之后，效果是这样式的：

怎么样？车身是不是明显淡定了许多？计算机的能力绝不仅限于此，它更厉害的，在于能够模拟车辆在不同情况下的碰撞试验。由于涉及到不同特性的材料之间的碰撞接触，此类问题通常在传统的力学中是无法计算的，但是通过CAE软件进行非线性的有限元分析，已经能够将碰撞结果模拟得非常精确。

【CAE模拟车头部分的碰撞】

【CAE模拟车尾部分的碰撞】

在领略了计算机的强大能力之后，我们就可以看一下工程师们是如何对车身结构进行轻量化优化的。总体来说，有了计算机的协助，工程师们对于车身结构的设计再也不必过分依靠经验，而是针对模拟结果有的放矢。简单来说，就是去除不必要的材料，完善关键部位的结构。配合先进的惰性气体保护焊等加工工艺，令迈锐宝XL获得了一个轻盈而坚固的车身结构。下面我们再来看几个例子：

【车身刚度对比 左侧为优化后的结果】

通过这些细节的不断优化设计，迈锐宝XL在车身全面增大的基础上，车身结构重量反而降低了48kg，而整体的扭转刚度达到了23.6kNm/°，这已经超过了上一代无天窗的迈锐宝的数值（23kNm/°）。

电脑如何给迈锐宝XL减肥？

优化完了能带来啥好处？

车身重量的降低，首要的优势就在于发动机的负担更小，从而使用更少的燃料就能够行驶更长的里程。然而根据通用内部的计算，如今要让车辆油耗降低0.1L/100km，每台车的成本提升大概1000元人民币。由此可见雪佛兰对于迈锐宝XL可谓下了血本。

通过对比我们发现，迈锐宝XL相比老款，虽然车身增大、动力提升，而油耗反而却降低了2L/100km，这其中轻量化的车身功不可没（当然更大的因素在于它的动力传动系统）。

而车身刚性的提升，则可以全面提升车辆的NVH性能、舒适性以及操控性。按照D. Lance Johnstone先生的说法，车身刚性提升之后，一方面降低了车辆在行驶过程中产生的各种振动，从而提升了车辆的静谧性；另一方面设计人员可以更好地在车辆的运动性和舒适性上取得平衡，比如车身刚性提升之后，悬架系统就不比设定得过于坚硬，车辆同样可以在弯道中达到一个良好的姿态。此外，对于车辆安全性的提升在此不再赘述。

当然，空口无凭。雪佛兰此次不惜租用通用去年刚建成的御用秘密试车场地——广德试车场，来让我们全面体验一下迈锐宝XL的实力究竟如何。想要了解广德试车场有多牛逼，请点击以下链接：

经过北美计算机设计大咖的讲解，让我对于如今的计算机技术又有了新的认识。而经过计算机优化过的迈锐宝XL，也有着相当强悍的产品力，定会在这个血雨腥风的中级轿车市场占有一席之地。

在活动结束之后的Q&A环节，我问了D. Lance Johnstone先生一个我非常感兴趣的话题：目前计算机在车辆设计的过程中仍然只扮演了一个仿真和验证的角色，那么随着计算机技术日新月异的发展，有朝一日它是否会取代工程师，来自动设计出一个完美的车身结构？D. Lance Johnstone笑着摇了摇头：“要知道我在这行已经干了30年，计算机对于我们来说终究只是个工具，最终确定产品设计的，仍然是人。”

而我对此持保留意见：“阿法狗”前不久刚战胜了李世乭，啥时候再设计个汽车玩玩？

体验环节