在风靡的“方盒子”越野车型背后，是整车性能开发领域的激烈角逐。其中，征服险峻的沙漠地形，不仅是越野性能的终极试金石，更是关乎驾乘安全的严峻挑战。松软流动的沙粒，极易引发车辆陷沙、翻滚等险情，对车辆的结构安全性能提出了远超常规工况的苛刻要求。传统的涉沙性能开发依赖大量实车、多轮次的高风险、高成本试验，成为制约行业快速迭代与创新的瓶颈。

面对这一行业共性难题，工程院安全开发团队，以“汽车全域安全”为指引，聚焦智能越野发展的前沿需求，研究了沙粒特性参数，创新开发了沙坑壁障有限元模型，可高精度模拟离散沙粒的动力学特性，实现对涉沙事故场景的预测与虚拟验证。

百亿沙粒的仿真难题

要精确模拟车辆在沙坑中的动态，需要面临巨大的计算挑战。首先，需要面临大量的计算困境。以试验室沙坑为例，其沙粒直径主要在0.5-1.5mm之间分布，多数直径尺寸在1mm左右，试验室沙坑整体尺寸为6×9m，若按照沙粒实际尺寸进行建模，则沙粒数量达百亿级别，计算量十分巨大。其次，沙子主要由石英、长石等微小颗粒组成，沙粒的刚度和阻尼等力学特性，以及不同的粒径分布将直接影响仿真精度。最后，仿真过程需准备再现沙子的压实、隆起、飞溅等复杂变形模式，为仿真计算带来了各种挑战。

全新沙坑壁障有限元模型

工程院安全开发团队着手解决计算时间与模型量级的矛盾，在保证精度的前提下可将计算量控制在适用于工况开发的区间；深入研究沙粒物理特性，确定了关键的刚度、阻尼等力学参数，确保了沙粒的动力学特性真实可靠；考虑实际沙堆的形状尺寸，构建起了符合真实沙坑环境的壁障有限元模型。

应用该模型对车辆沙坑翻滚进行分析，仿真计算过程稳定收敛，结果高效可靠。仿真过程中，能够清晰呈现“车轮下陷→整车侧翻→车体撞击沙粒→沙粒飞溅”的全过程。沙子压实、隆起、飞溅等变形模式与真实试验沙坑变形基本一致，能够有效预测车辆沙坑翻滚表现。

应用广阔：不止于“沙坑翻滚”

该模型的应用范围远超单一场景，具有较高的可扩展性，模拟例如“车辆在沙坡上翻滚”等情形，也能够支持更加复杂的沙漠越野场景，如车头下坠冲沙、车辆防滚支架设计等，全面评估整车产品的越野性能。运用仿真手段进行整车开发能够大幅减少对物理样车和昂贵场地试验的依赖，显著降低开发成本和周期，为整车结构安全性能开发提供高效的虚拟验证方案。

离散沙坑翻滚壁障仿真模型的推出，是工程院安全开发团队深研“汽车全域安全”的又一重要成果，更是服务国家汽车产业高质量发展、支撑行业核心技术攻关的生动体现。未来，团队将持续发挥行业引领作用，积极研发车辆安全新技术、新工具，为汽车安全性能开发提供高标准技术服务！（工程院高洁）

焕新成绩单 | 我们在电脑里“造”了片沙漠

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