車輛研究測試中心 工程分析中心 / 黃朝琴

ATV(All-Terrain Vehicle)為全地形車的簡稱，也可稱為沙灘車（如圖1），使用於沙灘、沙漠、河床、泥沼、山林及碎石路等各種場地，挑戰所有困難的環境地形。從1950年代開始風行歐美，隨著人們對於戶外運動及娛樂意識興起，近年來在台灣的休閒活動市場也逐漸受到注意，國內各大車廠相繼投入研發與生產。由於小排氣量機種競爭日益劇烈，大廠逐漸往大排氣量發展。台灣ATV在國際市占率亦達全球ATV市場1/4。

圖1 沙灘車(ATV)  圖片來源:正新橡膠公司

沙灘車主要分為運動(Sport)及多用途(Utility)兩大類，其中尤以運動類為大宗，常用於跳躍掉落及翻滾碰撞等衝擊性高的運動越野競賽，為了增進沙灘車於翻滾撞擊狀況下的駕駛安全保護，加了車體防護結構的越野沙灘車(Buggy)也應運而生（如圖2）。

圖2 越野沙灘車(Buggy) 圖片來源:摩特動力工業

ATV不像大家平日使用的愛車，備受車主細心照顧，全地形車的使用環境，不只需耐操，還需耐摔耐撞。在劇烈的駕駛行為下，騎乘者對操控轉向機動靈活性及加減速或爬坡等動力性能感受最為直接，而此感受也會對消費者的購買意願產生直接影響。至於車體結構或元件是否容易因嚴苛的使用條件而破壞，也會讓消費者對此品牌品質之市場評價有相當大的影響。這些都是ATV在開發過程中必須仔細設計與確認的重要項目。


運用CAE(Computer Aided Engineering)電腦模擬分析的技術，可以在ATV設計開發的各個階段，依照設計構想與設計圖，建立CAE數值分析模型（如圖3左側之ATV），於輸入各種操作條件與受力狀況後，即可計算出ATV的各種靜態與動態反應。圖3為模擬ATV於高處跳躍落地，各輪受衝擊力之動態反應與車體結構之應力及變形分佈，由此可判斷ATV設計是否符合設計規範要求，結構強度是否在安全係數內，也可藉由各個設計參數的影響分析，訂出設計的改進方向。

圖3 電腦模擬ATV跳躍落地衝擊之越野運動

相對於實體的ATV以及實體的ATV測試，運用CAE電腦模擬分析的技術，可視為建立虛擬的ATV產品執行虛擬的ATV測試，以提早掌握所設計ATV產品能否通過未來的實體測試。圖4為一般應用CAE電腦模擬分析之ATV研發流程。在ATV整車概念設計階段，可建立簡易之整車主要構件CAE模型，以結構或多體動力學機構模擬分析軟體，計算概念設計是否符合操控性及舒適性等目標規格，也可在次系統與零組件等細部設計階段，建立細部的CAE模型，計算整車、次系統及各零組件之強度、剛性、頻率、振型、衝擊與耐久等性能是否符合設計要求。若要使ATV更進一步優化或輕量化也可應用最佳化分析CAE軟體，協助找出最佳化或輕量化之設計值。

圖4 應用CAE之ATV研發流程

經由CAE分析所設計的ATV，在進入實體雛型試作階段前，即可排除許多設計問題，可大幅減少ATV的試作數量與ATV性能測試的次數，這不但降低了開發時間與成本，也有效的提升ATV的品質，使消費者對所開發的ATV有更好的評價，也更能安心的盡情享受ATV的越野樂趣。

若有需要深入暸解ATV之CAE分析，歡迎進一步聯繫洽詢。
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