一、软件定位
戴西CAxWorks.VPG（Virtual Proving Ground）是一款面向汽车工程仿真的专业前后处理软件，其核心定位是将复杂的整车级仿真建模流程标准化、自动化。VPG以LS-DYNA为底层求解器引擎，深度集成于CAxWorks软件包中，与PreSys共享统一的几何建模、网格划分、后处理等基础能力，同时在安全、结构耐久性等汽车专项仿真领域提供了高度定制化的工具链。
本文将重点解析VPG在乘员安全与行人保护领域的自动化建模能力。
二、假人定位：几何定位与动态定位的双轨设计
假人是乘员保护分析的核心模型。VPG的假人模块提供了两条独立的定位路径，分别对应不同复杂度的工程场景。
几何定位适用于标准假人模型（如HYBRID III系列）。其核心机制是通过在模型文件中解析注释信息（comments），自动识别假人各个身体部件（躯干、四肢、头部等）的零件层归属，构建出完整的假人目录树。目录树以H点为基准参考点，每个部件均可绕其局部坐标系的Φ、θ、Ψ轴独立旋转，并受止停角（joint stop angle）约束。定位过程中，程序在图形区实时反馈当前角度值和止停角边界，超出范围时输入框变色提示。对称旋转功能保证了双侧肢体动作的一致性。
动态定位 则针对无法被程序自动识别的假人模型（如THUMS人体有限元模型）。这类模型缺少部件注释信息，直接移动单个部件会导致单元穿透。动态定位的工程思路是借助LS-DYNA求解器自身完成定位------通过创建*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION移动步骤和*LOAD_BODY重力加载步骤，将假人部件放置到目标位置，输出dynain文件后再更新模型。这种"用求解器定位求解器模型"的思路，本质上是将几何定位问题转化为求解器可执行的物理问题。
三、气囊折叠：几何折叠与动态折叠的方法论差异
气囊建模的难点在于折叠状态的几何处理。VPG提供了两种完全不同的技术路径。
几何折叠基于直接网格操作。用户定义折叠坐标系后，通过7种折叠类型（薄折叠、厚折叠、卷折叠、螺旋折叠、收缩折叠、对齐折叠、无折叠）逐步折叠气囊。每一步骤都采用即时执行设计------参数修改（折叠线夹角、折叠侧、折叠厚度）实时生效，折叠点直接在图形区拾取。这种方式的优势是快速直观，但本质上是一种几何近似。
动态折叠则更贴近物理实际。它通过创建折叠工具（Batten、Rod、Trunk等）和运动控制关键字，在LS-DYNA求解器中完成气囊的物理折叠过程。以Trunk折叠为例，系统同时创建Stick（向上运动）、Trunk（向下压缩）和Plate三个零件，通过刚体运动将气囊压入Trunk顶端。折叠完成后输出dynain文件更新模型。这种方式生成的折叠状态考虑了织物的物理特性（穿透、褶皱、接触），更接近真实折叠工艺。
两种方法对应不同工程阶段：几何折叠用于快速概念评估，动态折叠用于最终工程验证。
四、安全带建模：从1D到2D的多级抽象
安全带模型需要在计算效率和几何精度之间取得平衡。VPG提供了五种安全带的配置组合：仅1D、仅2D、仅织带、1D+织带、2D+织带。
1D安全带（*SECTION_BEAM）将安全带简化为梁单元，计算效率最高但无法准确模拟织带与假人身体的接触分布。2D安全带（*SECTION_SEATBELT）使用壳单元描述织带表面，能更真实地反映接触压力分布。织带选项则使用*SECTION_SHELL，在材料本构上与标准壳单元一致，但截面积分点设置不同。
在拓扑结构上，安全带由路径节点定义缠绕路径，通过滑环、卷收器、预紧装置和固定连接四种终端与车身连接。滑环机制允许安全带在滑环内滑动，是安全带"自适应性"的工程实现------碰撞发生时，织带通过滑环滑动来调节长度，而非单纯依靠材料拉伸。
五、行人保护：法规驱动的流程自动化
行人保护是VPG安全模块的集大成者。其设计思路是将复杂的法规文本（GTR-9、ECE-127、GB-24550、E-NCAP各版本、C-NCAP各版本、C-IASI等）转化为可执行的仿真流程。
碰撞区域划分是第一步。用户选择法规标准后，系统根据法规定义的包络线计算方法，结合地面定义（水平面/斜面）、车辆零件层选择（保险杠、发动机罩、挡风玻璃、A柱、翼子板等），自动生成头型测试区域、腿型测试区域和上腿型测试区域。不同法规对包络线的定义不同------比如E-NCAP 9.1引入了WAD（Wrap Around Distance）概念，系统需计算以地面为起点的包络线，而非简单地从车辆几何出发。
碰撞点标记是核心环节。系统在划分的碰撞区域内自动生成头型/腿型碰撞点，并支持灰点（距保险杠上基准线小于50mm的点）的显示与激活。碰撞点的角度和速度参数由法规自动赋值，用户也可以手动调整。发动机罩评估功能通过计算头型碰撞方向上的发动机罩与内部硬点的间距，生成危险等级云图，帮助工程师识别高风险区域。
冲击器定位与批量导出 是流程的终点。用户导入头型、下腿型或上腿型模型后，系统自动将冲击器定位到各个碰撞点，并支持两种导出方式：*INCLUDE样式为每个碰撞点生成独立主文件，适合分布式计算；*CASE样式将所有碰撞点集成到单一主文件中，通过*CASE关键字区分不同工况，适合集中提交。两种样式对应不同的计算资源调度策略。
六、FMH与仪表板碰撞：内饰安全的精细化评估
自由移动头型（FMH）模块针对FMVSS 201U/ECE R21法规，研究头部与车辆内饰件的碰撞。其自动化程度体现在：系统依据法规自动标记A柱、B柱、R柱、O柱、前/后窗眉、侧梁等部位的碰撞点，并在FMH定位时自动计算冲击角度和速度矢量。辅助线查看功能将标记过程的几何辅助面（如PLANE3、PLANE4）可视化，便于工程师与法规原文对标验证。
仪表板碰撞模块覆盖ECE R21/GB11552-2009和FMVSS 201标准。其特殊之处在于方向盘豁免区的处理------系统根据方向盘中心、外直径和倾斜角计算豁免区域，碰撞点仅分布在豁免区之外。碰撞点的臂长（摆锤长度）可固定也可自适应，速度依据撞击方向与表面法向的夹角动态调整（夹角≤5°时速度24.1km/h，夹角>5°时降为法线分量），这一逻辑直接映射了法规中的能量修正条款。
七、技术价值总结
VPG安全模块的工程价值不在于提供了多少功能入口，而在于将法规文本的数学描述转化为可执行的仿真流程。假人定位、气囊折叠、安全带建模、行人保护区域划分、FMH碰撞点标记------这些工作在没有专用工具时，需要工程师手动查阅法规、计算坐标、逐个调整模型，既耗时又容易出错。VPG通过参数化模板和自动化流程，将这类重复性工作从"人工操作"变为"配置执行"，使安全工程师能够将精力集中在结果分析与设计优化上。