機(jī)械工程：寶馬與雪佛蘭經(jīng)典車型設(shè)計(jì)研究

機(jī)械工程/車輛工程/汽車設(shè)計(jì)

項(xiàng)目背景

寶馬、雪佛蘭憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)格調(diào)和不斷的技術(shù)創(chuàng)新，歷經(jīng)百年而不衰，受到一代又一代車迷的追捧。在巨大市場(chǎng)化成功的背后，是汽車動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)化支撐?，F(xiàn)代汽車動(dòng)力學(xué)需要借助數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬，測(cè)試與修改模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間，降低成本。完成汽車設(shè)計(jì)，不需要花費(fèi)高額的制造測(cè)試成本；通過(guò)虛擬汽車建模，就可以進(jìn)行測(cè)試修改，替換零部件，在保障性能的同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)美感。如何將復(fù)雜的物理系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模知識(shí)應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)，是未來(lái)車輛工程師們研究的對(duì)象。項(xiàng)目結(jié)合汽車動(dòng)力學(xué)、工程物理與數(shù)學(xué)原理，幫助學(xué)生了解如何使用Python完成汽車建模與分析。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目從微分方程、Python編程、基本力學(xué)知識(shí)入手，結(jié)合汽車動(dòng)力學(xué)和牛頓定律等知識(shí)，研究汽車動(dòng)力學(xué)建模、輪胎與道路相互作用的線性和非線性物理建模規(guī)則，探究汽車經(jīng)過(guò)U形轉(zhuǎn)彎和變道時(shí)的方向盤(pán)控制與車輪運(yùn)動(dòng)關(guān)系。學(xué)生將在項(xiàng)目中完成寶馬M3和雪佛蘭騎士動(dòng)力學(xué)建模與分析。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，學(xué)生將對(duì)不同條件下不同汽車的力與運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行建模分析，提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

精準(zhǔn)汽車建模（包括加速過(guò)程、減速過(guò)程和剎車）

汽車外觀渲染提升

開(kāi)發(fā)允許在Web瀏覽器中運(yùn)行的汽車建模應(yīng)用程序（使用Javascript)

工程動(dòng)力學(xué)研究（可參考材料： Engineering Mechanics: Dynamics, Prentice Hall, 2009, by R. Hibbeler； Fundamentals of Applied Dynamics, John Wiley & Sons, 1995, by J.H. Williams）

車輛動(dòng)力學(xué)研究（可參考材料：The Science of Vehicle Dynamics: Handling, Braking, and Ride of Road and Race Cars, Springer, 2018, by M. Guiggiani）

適合人群

高中生/大學(xué)生

機(jī)械工程、車輛工程、汽車動(dòng)力學(xué)、汽車設(shè)計(jì)理論、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與理論、控制理論與控制工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、工程物理等專業(yè)或者希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；對(duì)汽車設(shè)計(jì)感興趣的學(xué)生。 學(xué)生需要具備微積分及微分方程、Python編程、包含角動(dòng)量在內(nèi)的物理分析基礎(chǔ)

導(dǎo)師介紹

斯坦福大學(xué)終身正教授

Eric導(dǎo)師現(xiàn)任斯坦福大學(xué)計(jì)算與數(shù)學(xué)工程研究所機(jī)械工程終身正教授，擁有法國(guó)巴黎第六大學(xué)（又名：皮埃爾和瑪麗居里大學(xué)）Jacques-Louis Lions實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用數(shù)學(xué)博士學(xué)位（博士課題為：聲學(xué)和電磁學(xué)積分方程的快速多極方法）。Eric導(dǎo)師的研究方向?yàn)閿?shù)值線性代數(shù)、工程機(jī)器學(xué)習(xí)、高性能和GPU計(jì)算等，曾是巴黎大學(xué)諾曼底學(xué)院數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)系學(xué)生，于1999年成為斯坦福大學(xué)和美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心博士后，并于2001年加入斯坦福大學(xué)成為計(jì)算和數(shù)學(xué)工程研究所的成員。

任職學(xué)校

斯坦福大學(xué)（Stanford University）于1885年成立，位于美國(guó)加州舊金山灣區(qū)南部帕羅奧多市境內(nèi)，是世界著名私立研究型大學(xué)，也是美國(guó)占地面積最大的大學(xué)之一。 斯坦福大學(xué)與舊金山北灣的加州大學(xué)伯克利分校共同構(gòu)成了美國(guó)西部的學(xué)術(shù)中心，并負(fù)責(zé)運(yùn)行管理SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室、胡佛研究所等機(jī)構(gòu)。斯坦福在2020年位列U.S. News世界大學(xué)排名第3、QS世界大學(xué)排名第2、THE世界大學(xué)排名第4、軟科世界大學(xué)學(xué)術(shù)排名第2位。

項(xiàng)目大綱

微分方程、初值問(wèn)題和初始條件、解析解方法、一階和二階方程、方程組 

Python編程和數(shù)值微分方程求解器 

汽車的動(dòng)力學(xué)：速度、加速度、線性和角動(dòng)量

力、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 

數(shù)值求解器和Python汽車動(dòng)力學(xué)建模 

項(xiàng)目回顧與成果展示

論文輔導(dǎo) 

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書(shū)

成績(jī)單