在通用旗下的车身优化工作中，CAE计算机辅助工程始终是设计师的助手，决策与判断仍要依赖设计师的经验。Johnstone和他的团队当然可以“闭门造车”，但人仍是车的灵魂。
◎ 汽车人传媒记者 吴毓
身体微微发福、华发爬上鬓角的Lance Johnstone，是通用汽车虚拟集成工程部门的主管。在过去的三十年中，他一直在与扭转刚度、零件重量进行“战斗”。由于CAE计算机辅助工程的成熟，结构优化、车身减重的工作正由数以千计的CPU协助完成，实车验证的需求较三十年前大幅降低。虽然不能水中捞月、虽然无法刻舟求剑，但Johnstone和他的团队已在初窥“闭门造车”之道。
雪佛兰迈锐宝XL全球设计团队
1985年，Johnstone刚刚加入通用汽车的车厢部门，每日与图板、铅笔、圆规为伴。一面在绘图板前昼夜不分地绘制三视图，一面带着大叠的记录表格，蹲守在试验场地……每一项落实到图纸上的设计，除了参考已有的技术标准、进行多个维度的安全核验，还要通过试验室的实物验证甚至是实车测试。那时，需要验证的数据很多，有的项目可能要拖上数周才能完成，车身结构的设计速度难说高效。
车身这东西说起来简单，做起来却复杂。对于那些采用承载式车身的轿车和SUV，操控是否稳定、行驶是否安静、乘坐是否舒适、安全是否可靠……都要依靠车身的强度（转动刚度）来保证；在节能减排的压力之下，提高车身强度的同时，还要尽量减轻车身架构的重量，使每一千瓦的功率都能得到高效利用。难以否认的是，提升车身强度与降低车身重量之间存在天然的矛盾。在上世纪八十年代，车身工程师完全依靠自身经验与不懈坚持、依靠手工计算与繁复试验，去探索用“汤匙撬动大象”的窍门。
二十世纪末期，已然成长为通用北美车身工程专家的Johnstone，与欧宝的同仁共同开发了雪佛兰中高级车平台。那时，Windows3.2的彩色飘窗刚刚登上电脑的开机页面，CAD计算机辅助绘图在设计工作中崭露头角。台式电脑替代了绘图板、拖着尾巴的机械鼠标替代了制图铅笔、容量1.44Mbit的3.5英寸软盘替代了成叠的图纸……虽然档案室仍会保留第六代迈锐宝的晒蓝图纸，但结构工程师的工作已大幅简化，只需要点击鼠标，就能完成设计图纸的改动。
时间进入2010年后，CAE计算机辅助工程开始替代繁复的验证工作，大量CPU协同工作，允许工程师对设计方案进行快速迭代。特别是拓扑优化模型的加入，使得车身架构工程师可以排除动力总成、底盘悬架、轮胎包络以及乘员舱等元素的干扰，充分考虑结构刚度、NVH性能、结构耐撞性等目标需求，对车身架构进行彻底优化。
尽管有CAE计算机辅助工程的帮助，对于迈锐宝XL这样的旗舰级产品，车身架构优化的工作量仍然是巨大的。来自通用汽车的数据显示，迈锐宝XL车身架构的CAE模拟超过1000万个CPU小时，即使1000个CPU共同工作，也要数以万计的工作小时才能完成。如果模型验证输出没能达到预设的目标，Johnstone和他的团队还要根据设计需求调整输入参数，重新开始新一轮优化验证，直到获得满意的结果。
拓扑优化为Johnstone和他的团队打开了一扇门，对提升车身结构性能、降低制造和工艺成本、升级车身结构效率有了全新的认识。在拓扑优化的帮助下，Johnstone加强了迈锐宝XL的底边侧围，特别是与A柱、b柱和C柱相汇的交点得到结构强化，前悬、方向盘以及前排座椅的稳定性得到直接提升。看似并不相干的结构加强，使车身的整体强度得到提高，这是此前从未有过的经验。Johnstone确认，类似的车身结构将在通用汽车旗下的车型得到普遍应用。
拓扑优化会帮助工程师寻找合理的载荷传递路径，而非工程和制造的直接设计方案；它是新一代迈锐宝XL车身架构设计团队中不可获取的“一员”，但并非车身设计的全部。应用拓扑优化，对工程团队的个人学识和经验反而要求更高。工程师不但要有身后的理论基础，要根据材料的性质、结构做出合理的简化，并选择相应的算法进行分析，才能使分析结果更逼近实际情况。
在通用旗下的车身优化工作中，CAE计算机辅助工程始终是设计师的助手，决策与判断仍要依赖设计师的经验。Johnstone和他的团队当然可以“闭门造车”，但人仍是车的灵魂。（汽车人传媒记者/吴毓）【版权声明】本文系汽车人传媒独家原创稿件，版权为汽车人传媒所有。欢迎转载，请务必说明出处及作者，否则必将追究法律责任。
