一、 引言：仿真驱动安全，数字化重塑碰撞测试
在汽车工业迈向电动化、智能化的今天，整车安全性能已成为消费者关注的核心要素，也是法规监管（如C-NCAP、E-NCAP、IIHS等）愈发严苛的焦点。传统的物理样机碰撞测试不仅周期长、成本高，且难以覆盖全场景下的安全冗余需求。
达索系统（Dassault Systèmes）的3DEXPERIENCE平台作为工业软件领域的标杆，提供了统一的、数据驱动的仿真环境。针对碰撞测试这一高精度、高非线性、大变形场景，选择合适的仿真模块组合，是实现“正向开发”与“虚拟认证”的关键。
本文将基于行业主流配置，推荐适用于汽车碰撞安全开发场景的3DEXPERIENCE仿真模块采购方案。
二、 碰撞测试仿真核心需求分析
在采购前，需明确汽车碰撞测试仿真（Crashworthiness & Safety）的核心技术诉求：
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高精度求解： 需要处理大变形、材料失效、接触非线性（毫秒级响应）。
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多物理场耦合： 涵盖结构力学、乘员约束系统（安全带、气囊）、行人保护、电池包机械完整性。
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高性能计算（HPC）： 大规模模型（整车级）需支持数千核并行运算与高效的内存管理。
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模型管理与协同： 碰撞分析涉及多个子系统（车身、底盘、内外饰），需实现数据版本控制与多学科协同。
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自动化与优化： 需集成优化算法，自动寻找结构薄弱点并进行轻量化与安全性的平衡设计。
三、 核心模块推荐配置
针对上述需求，基于3DEXPERIENCE平台（R2024x及以上版本），推荐采购以下核心模块。通常采用 “角色（Role）” 授权模式，建议按用户职能分配。
1. 核心求解器模块：高性能结构分析
推荐角色： SIMULIA Abaqus Unified FEA 或 Structural Performance Engineer
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推荐理由： Abaqus是碰撞非线性分析的行业黄金标准。在3DEXPERIENCE平台上，Abaqus求解器深度集成。
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功能覆盖：
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显式动力学分析（Explicit）： 专门用于模拟碰撞、冲击、穿透等瞬态事件，处理接触和材料非线性能力卓越。
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隐式分析（Implicit）： 用于回弹分析、模态分析及预载荷（如螺栓预紧力）施加。
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电池碰撞专项： 具备独特的连续介质损伤力学模型，精准模拟电池包在挤压和碰撞下的内部短路风险。
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2. 建模与可视化模块：前/后处理
推荐角色： Structural Modeling Engineer 与 Structural Scenario Definition Engineer
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推荐理由： 替代传统的Abaqus/CAE，基于3DEXPERIENCE平台统一UI，实现端到端的模型装配。
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功能覆盖：
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网格划分： 强大的混合网格划分技术，支持千万级单元的整车网格快速生成，尤其擅长处理钣金件的中面抽取与焊点/胶粘的精确建模。
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模型装配： 利用“Live Shell”技术，实现白车身（BIW）与开闭件、底盘等子系统的高效组装。
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后处理可视化： 实时查看应力波传递、侵入量、动画生成及关键指标（如加速度曲线、侵入量）的自动提取与报告生成。
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3. 乘员约束系统与法规验证
推荐角色： Safety Analysis Engineer
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推荐理由： 碰撞安全不仅仅是车身结构溃缩，更涉及乘员与车辆的交互。
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功能覆盖：
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Occupant & Dummy Positioning： 内置全系列假人库（HIII, THOR, EuroSID等），支持假人定位与安全带路径自动调整。
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Airbag Modeling： 提供基于粒子法（CPM）或流体力学的气囊折叠与展开仿真，大幅提升约束系统匹配精度。
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法规场景模板： 内置NCAP、IIHS等标准测试场景（如正面40%偏置、侧面柱碰、车顶强度）的标准化模板，缩短建模周期。
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4. 高性能计算与仿真管理
推荐角色： Simulation Analyst 或 Simulation Review
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推荐理由： 整车碰撞仿真需要庞大的计算资源，且分析结果数据量巨大。
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功能覆盖：
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Job Queue Management： 利用平台的HPC管理功能，实现多工况并行提交、资源调度及断点续算。
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仿真数据管理（SDM）： 实现仿真模型、结果报告与CAD设计模型的关联性管理。当车身设计变更时，自动标记受影响的仿真工况，确保“设计-仿真”闭环。
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四、 模块组合采购策略建议
根据不同企业的规模与开发深度，建议采用以下三种采购策略：
| 策略类型 | 目标用户 | 推荐模块组合 | 投资回报重点 |
|---|---|---|---|
| 基础入门型 | 零部件供应商、车身分总成分析 | Structural Performance Engineer + Structural Modeling Engineer | 满足单个总成（如防撞梁、副车架）的碰撞分析与法规认证，替代传统单机版软件，建立数据管理基础。 |
| 标准整车型 | 主机厂整车安全开发部门 | Safety Analysis Engineer + Structural Performance Engineer + Simulation Analyst | 涵盖车身结构耐撞性与乘员约束系统双向开发，支持整车级碰撞工况（全工况），具备完善的HPC管理和多部门协同能力。 |
| 高阶全能型 | 研发中心、技术研究院、多物理场耦合需求 | 在标准型基础上增加 Material Modeling Studio + Design & Optimization Engineer | 引入新材料本构模型开发（如碳纤维、先进高强钢断裂失效）、基于仿真驱动的结构优化（拓扑/形状优化），支持电池包热-力耦合分析。 |
五、 采购实施中的关键考量因素
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硬件适配： 碰撞仿真对计算节点要求极高。采购软件时需同步规划HPC集群。建议采购支持 GPU加速 的求解器授权，Abaqus 202x版本对GPU的并行效率提升显著，可减少30%-50%的计算时间。
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平台化迁移成本： 若企业原有基于Abaqus/CAE的离线模型，需评估向3DEXPERIENCE平台迁移时的数据转换策略。建议在采购合同中包含 数据迁移与模型库清洗 的专业服务。
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培训与人才： 3DEXPERIENCE平台操作逻辑与传统桌面软件差异较大。采购时应预留 10%-15% 的预算用于原厂认证培训（如达索系统认证的“Crash Analysis Specialist”），确保工程师快速上手。
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合规与知识产权： 碰撞测试仿真涉及大量的材料卡片数据（Material Cards）和假人模型，采购时需确认达索系统提供的 材料库授权 是否包含在内，避免因使用第三方未授权材料库导致的法律风险。
六、 结论
对于现代汽车工业而言，碰撞测试仿真已不再是简单的“事后验证”，而是贯穿概念设计、详细设计、样车试验的全流程数字孪生核心。采购 3DEXPERIENCE平台专用的碰撞仿真模块，不仅是采购一套软件，更是构建一个集 高精度求解、自动化流程、协同化数据管理 于一体的安全开发平台。
推荐首选配置：
以 Safety Analysis Engineer 角色为核心，搭配 Structural Performance Engineer 求解能力，辅以 Simulation Analyst 进行流程与数据管控。这一组合覆盖了主机厂90%以上的碰撞安全开发场景，具备最高的性能价格比，并为未来基于AI驱动的仿真优化奠定了平台基础。
