機械工程：寶馬與雪佛蘭經(jīng)典車型設計研究

機械工程/車輛工程/汽車設計

項目背景

寶馬、雪佛蘭憑借獨特的設計格調(diào)和不斷的技術創(chuàng)新，歷經(jīng)百年而不衰，受到一代又一代車迷的追捧。在巨大市場化成功的背后，是汽車動力學團隊的優(yōu)化支撐?，F(xiàn)代汽車動力學需要借助數(shù)學模型和計算機模擬，測試與修改模型，優(yōu)化設計，節(jié)省時間，降低成本。完成汽車設計，不需要花費高額的制造測試成本；通過虛擬汽車建模，就可以進行測試修改，替換零部件，在保障性能的同時兼顧設計美感。如何將復雜的物理系統(tǒng)數(shù)學建模知識應用于汽車設計，是未來車輛工程師們研究的對象。項目結(jié)合汽車動力學、工程物理與數(shù)學原理，幫助學生了解如何使用Python完成汽車建模與分析。

項目介紹

項目從微分方程、Python編程、基本力學知識入手，結(jié)合汽車動力學和牛頓定律等知識，研究汽車動力學建模、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U形轉(zhuǎn)彎和變道時的方向盤控制與車輪運動關系。學生將在項目中完成寶馬M3和雪佛蘭騎士動力學建模與分析。在項目結(jié)束時，學生將對不同條件下不同汽車的力與運動軌跡進行建模分析，提交項目報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

精準汽車建模（包括加速過程、減速過程和剎車）

汽車外觀渲染提升

開發(fā)允許在Web瀏覽器中運行的汽車建模應用程序（使用Javascript)

工程動力學研究（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）

車輛動力學研究（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/大學生

機械工程、車輛工程、汽車動力學、汽車設計理論、動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計與理論、控制理論與控制工程、計算機科學與技術、工程物理等專業(yè)或者希望修讀相關專業(yè)的學生；對汽車設計感興趣的學生。 學生需要具備微積分及微分方程、Python編程、包含角動量在內(nèi)的物理分析基礎

導師介紹

斯坦福大學終身正教授

Eric導師現(xiàn)任斯坦福大學計算與數(shù)學工程研究所機械工程終身正教授，擁有法國巴黎第六大學（又名：皮埃爾和瑪麗居里大學）Jacques-Louis Lions實驗室應用數(shù)學博士學位（博士課題為：聲學和電磁學積分方程的快速多極方法）。Eric導師的研究方向為數(shù)值線性代數(shù)、工程機器學習、高性能和GPU計算等，曾是巴黎大學諾曼底學院數(shù)學和計算機科學系學生，于1999年成為斯坦福大學和美國宇航局艾姆斯研究中心博士后，并于2001年加入斯坦福大學成為計算和數(shù)學工程研究所的成員。

任職學校

斯坦福大學（Stanford University）于1885年成立，位于美國加州舊金山灣區(qū)南部帕羅奧多市境內(nèi)，是世界著名私立研究型大學，也是美國占地面積最大的大學之一。 斯坦福大學與舊金山北灣的加州大學伯克利分校共同構(gòu)成了美國西部的學術中心，并負責運行管理SLAC國家加速器實驗室、胡佛研究所等機構(gòu)。斯坦福在2020年位列U.S. News世界大學排名第3、QS世界大學排名第2、THE世界大學排名第4、軟科世界大學學術排名第2位。

項目大綱

微分方程、初值問題和初始條件、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 

汽車的動力學：速度、加速度、線性和角動量

力、牛頓第二運動定律 

數(shù)值求解器和Python汽車動力學建模 

項目回顧與成果展示

論文輔導 

時間安排與收獲

7周在線小組科研學習+5周論文輔導學習 共125課時

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

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

結(jié)業(yè)證書

成績單