丰田赛车研发部采用LMS Virtual.Lab设计出更快更安全的赛车，并针对关键的赛道设置做出相应的决策。

一场赛车比赛可能会持续几个小时，几百英里，但最终的胜利可能只取决于几英寸或几分之一秒的差距。严格的竞赛规则通常要求发动机型号和车身式样非常相似。因此，最终的胜利通常在于底盘和悬架设计上的微小差别，以及在比赛当天根据特定赛道对配置进行适当的调整。对于像丰田赛车研发部这样的顶级赛车研究团队来说，工程仿真在其工作中起到了至关重要的作用。LMS Virtual.Lab多体动力学（Motion）和优化（Optimization）对他们的成功战略起到了关键作用。丰田赛车研发部正与LMS合作开发一种专门的赛车运动仿真软件，它将帮助丰田开发出比以前更快更安全的赛车，让赛车比赛发生革命性的变化。

丰田赛车的参赛历史

丰田在参加赛车运动方面历史悠久，自1970年以来，就已活跃在北美赛车运动中。赛车迷们亲历过丰田在很多赛事中的胜利，这些赛事包括印第500（Indy 500）、戴通纳24小时耐力赛（the Daytona 24 Hours）、赛百灵12小时耐力赛（the Sebring 12Hours）、巴扎1000拉力赛（the Baja1000）、大艾姆杯公路赛（the GrandAm Road Racing Series）、全国减重高速汽车协会NHRA赛事（NationalHot Rod Association races）、卡特大赛（现已更名为全球方程式冠军赛the Championship Auto Racing Team(CART) series）和派克峰国际登山赛（the Pikes Peak Hill Climb）。在派克峰国际登山赛中，丰田的Celica赛车仍然保持着世界纪录。2004年，丰田加入了NASCAR卡车拉力赛（theNASCAR Craftsman Truck Series），成为第一个被邀请加入NASCAR职业赛车行列的非美国厂商。在这一系列赛事的赛季中，丰田的Tundras曾四次荣获冠军，而且在25次比赛中都赢得了前5名的成绩。

幕后工程师

在职业赛车中，最令人激动和兴奋的莫过于听到轰鸣着引擎的赛车经过看台，以及看到当赛车以超过220mph的速度行驶，而彼此间仅有几英寸的距离时，赛车手们操纵赛车的勇气和技能。然而，在所有这些魅力和光环的背后，胜利是建立在诸如Skip Essma等赛车工程师默默无闻工作的基础上。Skip Essma就职于丰田赛车研发部（TRD），此研发部主要负责丰田北美赛车项目的赛车和技术开发。TRD是丰田在美国的一个子公司，除了为丰田车辆制造和销售零部件外，还设计并制造丰田赛车发动机和赛车。Essma说：“在过去，车辆的研发主要是依靠经验和大量的样车试验。但考虑到汽车的研发经费，在试验中，赛车组织已经对车身控制进行了严格的限制。因此，现在越来越多的专业赛车团队正在应用仿真技术，以提升他们的技术专长并丰富其在开发获胜赛车上的经验。

细微之处的竞争

“因为严格的规定已经使在赛道上的竞争趋于平缓，所以所有同一级别的汽车都装有相同型号的发动机，有着几乎相同的车身配置，”他说，“在这种情况下，各赛车团队只能在两个方面进行竞争：底盘结构的最优设计，以及针对每次比赛的特定赛道、天气条件、轮胎和驾驶员等可变因素而进行的汽车悬架与其它系统的最佳配置”。如Essma所言，TRD将LMS的仿真解决方案主要用于这些关键的领域。用LMS Virtual.Lab多体动力学仿真软件可以对整车进行建模，也可以建立悬架系统模型，以预测它的动态机械性能。在对多个属性（这些属性通常相互冲突）的影响进行比较时，LMSVirtual.Lab优化软件通过广泛的试验设计（DOE）技术进行自动探索，让工程师可以做出明智的选择，以平衡这些变量而达到精准的设计。两种应用程序紧密结合的结果是达到一种耦合，在这种耦合中，优化程序运行一系列的多体仿真，然后通过表面响应模型（RSM）显示DOE结果。RSM可使工程师了解这些关键参数怎样相互影响，以及这些变量的组合将产生什么样的优化设计。

驱动虚拟样车

Essma表示，为了达到最佳的底盘设计，TRD用LMS Virtual.Lab多体动力学建立了包括车架、悬架、转向系统、制动系统和车身在内的整车模型。此软件让工程师们可以用多体仿真准确地预测操纵性、控制性、转弯、平衡和跑完一圈所需的时间。如Essma所言，TRD特别评价了LMSVirtual.Lab多体动力学对有效设计、分析和优化悬架模型方面的强大功能。与CAD软件完美的接口使工程师可以迅速地模拟设计，分析运动学和动力学性能。后处理和可视化特性可用来有效地识别和改正在悬架设计中的薄弱环节。优化性能可处理那些在多体仿真中起作用的所有赛车变量，允许工程师提出一套准确的汽车总体设计。他们也为工作人员提供了一种工具，帮助他们更好地决定在比赛当天与赛道有关的配置。如变速机构、避振器、前轮外倾、前束、前后轴的防倾杆、侧倾中心、缓冲装置、防潜性结构、轮胎气压、空气动力学、冷却系统等等。“每个优化研究通常会考虑十二个变量，但有时我们解决的问题会考虑40或50个参数。”Essma说，“如果没有多体仿真和优化技术的自动配合工作，这么大规模的问题将不可能靠人工解决。集成的建模、模拟和优化功能可以让我们高效率地研究很多设计变量，深入了解车辆性能，努力开发每一个可能的性能改进。”正如赛车团队中的每一个人，研发组的所有领导在他们的骨子里想的都是赛车，具有赛车领域内多年的丰富经验，对汽车的性能有着惊人的洞察力。“基于仿真的优化结果是一种可以提升这些经验和知识的重要工具，”Essma说，“仿真工作排除了凭空猜测，为决策过程增加了连贯性和客观性。”当然，我们的目标是使汽车达到更快的速度，但Essma强调，在赛车中最最关心的是安全，而仿真是评估防撞性、操纵性和稳定性方面非常有价值的工具。“工程仿真将帮助我们开发出有史以来最快最安全的赛车”。

赛车运动仿真软件

当前，TRD将LMS Virtual.Lab多体动力学和优化运用到在NASCAR卡车拉力大赛中使用的丰田Tundras车上。在此系列赛车的开发中，仿真工作的比例正在迅速增长，并且计划扩大多体动力学和优化工具在赛车研究计划中的使用。“关键是我们能用虚拟样车涵盖从最初汽车概念阶段到重复模拟配置在赛道上的赛车，以优化汽车性能。”Essma解释说，“除卡车拉力赛之外，我们使用虚拟样车所获得的见解和背景知识无疑将应用到Indy赛车和其他丰田赛车的设计中去。在整个执行过程中，L M S的应用工程师团队与Essma及其TRD赛车研发团队紧密合作。LMS作为此项工作的参与者，同时还是TRD的合作伙伴，专门为赛车工程师开发出一种立式应用赛车仿真软件。此软件内LMS Virtual.Lab多体动力学和优化软件紧密集成，研发团队可以使用用户界面和强大的功能完全实现软件在赛车产业领域的用户化。软件的功能主要集中于整个悬架的设计和调整、包括优化路径和赛道速度在内的赛道仿真，气动力、牵引力、轮胎模型、转弯、操纵性、平顺性等等。“我们在设计赛车方面积累的多年经验加上LMS Virtual.L a b 多体动力学无与伦比的性能，产生出一个完整的仿真解决方案，它提升我们团队的技能，激发团队的热情，帮助我们生产出获胜的赛车。”Essma说，“LMS Virtual.Lab使我们具有强大的竞争优势，在未来的几年中，无疑会帮助我们巩固在赛车界的地位。”