现代汽车对结构设计提出了越来越高的要求，汽车结构分析已不满足于结构线性弹性分析，实际上汽车结构系统中大量存在非线性结构，例如发动机、驾驶室橡胶支承、悬挂大变形、零部件间连接的能量缓冲等。在产品要求精益设计的条件下，应用线性分析普遍感到不足。
一、概述
现代汽车对结构设计提出了越来越高的要求，汽车结构分析已不满足于结构线性弹性分析，实际上汽车结构系统中大量存在非线性结构，例如发动机、驾驶室橡胶支承、悬挂大变形、零部件间连接的能量缓冲等。在产品要求精益设计的条件下，应用线性分析普遍感到不足。产品开发要求CAE更多地考虑非线性影响。其次，汽车零部件结构分析的一个难点是分析载荷的不定因素，大量零部件结构实际所受到的载荷到底是多大？往往很难明确给出。对此，过去往往应用对比方法分析。这不适应越来越高的设计要求。第三，汽车产品设计已进入有限寿命设计阶段，要求汽车在设计的使用期内整车和零部件完好，不产生疲劳破坏，而达到使用期后（例如轿车一般设计寿命为八年），零部件尽可能多的达到损伤。以求产品轻量化，节约材料和节省能源。这也对CAE分析提出了使用真实载荷的要求。汽车整车性能，如舒适性和行驶操纵稳定性，也不满足结构刚性简化。要求考虑结构变形对刚度的影响，进行整车非线性系统分析，以达到动态参数设计的目标。
CAE技术在飞速发展，非线性软件功能提高很大，计算机硬件也提供了足够的支持，CAE 技术满足上述汽车现代设计要求是可能和必然的。美国工程技术合作公司（eta 公司）推出的虚拟试验场技术（VIRTUAL PROVING GROUND ，下简称 VPG技术）即是针对上述要求发展的实用软件。
二、VPG技术
VPG技术是汽车CAE技术领域中一个很有代表性的进展。
1.CAE分析对象不再是分开的各个零部件，而是包括车身FEM模型、悬挂系（弹簧、减振器、动力控制臂）、转向梯形、车轮轮胎等整车非线性系统模型。这样，车身和悬挂系统、转向系统间的复杂且难以明确确定的作用力关系已包含在分析模型之内，如图1所示。
整车非线性分析模型
2.分析模型数据库化。众所周知，计算模型的建模工作量是很大的。但是，在车型分析时，除车身模型是必须建立的以外，其它结构如：悬挂结构、转向机构和轮胎是完全可以实现数据库化的。因为对于轿车来说，这些结构可以归纳成几种基本的机种类型，并可以用数量有限的几个参数来描述。用户只需选择结构类型和给出参数，即可产生计算模型。当然用户自行建立模型是完全可以的，同时软件数据库可以增加用户模型数据，随着用户应用，数据库会更加丰富。当前悬挂数据库包括 McPherson液压减振器 Strut；长短臂Short-long Arm ； Hotchkiss渐变叶片弹簧(Leaf Spring) ；后拖臂Trailing Arm ；五连杆5-link ；四连杆Quadra Link 和扭杆Twist Beam 等十种结构数据库。另外，VPG还提供对Adams接口，导入兼容的Adams悬架模型。
轮胎模型如图2，可以分为用于车身疲劳和寿命分析的轮胎模型、用于评价振动噪声的NVH研究中应用的轮胎模型和动力学分析中的轮胎模型三种类型。疲劳分析轮胎模型，可以由内部函数构造产生，也可以从轮胎数据库中直接选择模型，许可用户直接输入试验数据，可选择SAE971100论文：‘用于车辆动力学分析及整车实时试验的轮胎模型的有效性’所述的模型。
用于评价振动噪声NVH研究中应用的轮胎模型有更加详细的轮胎结构，模型使用非线性材料，可以 B.G.KAO等人研究成果：‘轮胎瞬态分析与显式有限元程序’论文－<轮胎科学与技术>所应用的模型。
在动力学分析中的轮胎模型能反映三维自由和强迫振动，可适应高频谐波和随机激励的自由振动和接触振动模态。用户可以据分析目的选择不同的轮胎模型，一般给出轮胎型号很快即可完成轮胎建模工作。
模型数据库还包括碰撞计算研究，有假人模型、碰撞计算障碍物模型等可供用户引用，如图3和4。
可见，应用VPG软件最大限度方便用户建模，简化了计算数据准备工作，同时保证模型的质量和可比性。
3.提供了全面的路面载荷。VPG软件提供了标准典型的路面模型，是通常的整车试验标准考核路面，例如：交替摆动路面(Alternate Roll) ；槽形路(Pothole Tracks)。鹅卵石路(Cobblestone Tracks) ；大扭曲路(Body Twist Lane)。波纹路(Ripple Tracks)；搓板路 (Washboards)。比利时石块(Belgian Block)等。
许