聚氨酯材料，是汽车、轨道交通等领域的关键功能材料。尤其是在聚氨酯汽车减振产品市场，国外企业凭借成熟的设计与仿真技术牢牢占据全球市场。面对这一困局，时代新材是如何以仿真能力建设作为技术孵化的核心突破口，开启高端聚氨酯产品结构设计的自主创新征程。

破局： 从“0”到“1”的仿真能力突围

其实早在2022年，时代新材在高端聚氨酯汽车减振产品材料配方研发上取得重大突破，但结构设计能力的缺失成为产品落地的“最后一公里”障碍。面对这一难题，该公司研究院系统结构研究室曾晶晶与李艺盟临危受命，毅然加入公司正向开发设计小组，开启了仿真分析能力建设的“攻坚战”。

这场攻坚战的起点，是从与行业某头部企业的技术交流开始的。两天后，带着满心疑问归来的两人意识到：必须立马从零开展高端聚氨酯汽车减振产品仿真能力的建设。

聚氨酯材料的本构参数是仿真设计的基石，而发泡聚氨酯材料的特殊性在于其力学性能会随工艺、密度、温度、湿度、速率等因素发生复杂变化，这项测试堪称世界级难题。

为了获得精确参数，曾晶晶与新材料事业部技术人员并肩攻坚，投入试验攻关。首批发泡聚氨酯材料试样甫一成型，便即刻寄往国外实验室，一场跨越太平洋的“数据拉锯战”随之打响。

其间，她不厌其烦发邮件、开视频会议，确认测试方案，沟通测试情况，督促测试进度，最终拿到材料测试数据。曾晶晶立马展开对材料测试数据的拟合和修正，经过反复计算与参数反演，最终得到准确的材料本构参数。

而另一挑战接踵而至，发泡聚氨酯减振产品压缩量超过75%，材料非线性和结构非线性特征显著，仿真分析的精度和效率面临巨大考验。

时间紧急，曾晶晶只能连轴转起来。那段时间，上午在实验室做刚度试验，分析不同材料密度和结构对刚度的影响，记录不同载荷下产品的形变；下午在办公室建模进行模拟计算，反复进行分析数据与试验数据之间的对比，寻找产生误差的原因。她从多个方面进行摸索和尝试，最终成功解决了发泡聚氨酯产品压缩过程中出现的大变形失稳问题，实现了超大载荷下刚度计算。

为攻克仿真精度验证的最后一关，团队创新性地采用了“标准化外模+可替换式内模”的模具架构设计，降低成本的同时，实现了数据量的最大化。

最后，在产品刚度分析验证的报告上，一行字格外醒目：“仿真结果与试验结果误差小于15%，符合要求。”至此，时代新材可以正式宣告：发泡聚氨酯汽车减振产品结构正向设计的大门已经打开。

攻坚： 自主试验能力体系的构建

仿真能力建设只是第一步。面对客户对噪声、冲击试验的严苛要求，李艺盟和新材料事业部郝镜辗转重庆、深圳、武汉、济南等地，多番调研行业内的试验设备供应商，发现竟没有任何一家供应商具备成熟的试验能力。

“没有试验能力，就只能自己建。”李艺盟对此毫无犹疑。而随着发展的客户越来越多，各家对于聚氨酯汽车减振产品的试验条件大相径庭，冲击载荷与频率的要求范围逐渐增加，设备厂商提供的方案很难完全覆盖。在此境况下，李艺盟一面与客户保持积极的信息交流，努力调研行业相关信息，一面根据客户们的不同要求整理试验项点列表。之后，他根据整理出来的23个试验项点编写了一份涵盖材料试样方法和产品试验方法的试验大纲，并根据试验大纲对相关试验台设备进行了反复选型，最后确定采购。

试验台到位后，便开启了漫长的摸索过程。

噪声试验台的开发成为最大难点。客户要求设备在空载运行时噪声不超过30dB。

“30dB是什么概念？就是比图书馆翻书声还轻。”李艺盟对此严苛标准感到很有压力，而所有设备供应商都不敢保证能满足此要求。

最终在公司支持下，李艺盟决定进行外部联合，与其他公司共同进行试验台的开发。经过多天线上研讨、线下调研，他们创造性地将激振器与隔音技术结合，开发出伺服电缸与激振器相互切换的系统，装备特殊材料的隔音箱，满足了不同客户不同频率与振幅下极低运行噪音的加载需求。该测试系统不仅具备高低温环境模拟能力，其综合性能指标更是在行业内树立了新的标杆。

2023年5月，时代新材聚氨酯制品在乘用车领域获得首个项目定点，意味着时代新材正式挤入高端聚氨酯汽车减振制品市场。但即便如此，时代新材仿真分析能力建设的道路还远未结束。

征途： 仿真技术的高效化探索

随着业务扩展，团队面临新的痛点，便是在产品预研阶段，留给做结构方案的时间很短，但每一次结构方案都需要仿真验证，一遍一遍重复做机械式的劳动。

“我们不是在创新，而是在做‘仿真民工’。”小组另一成员胡文邦，用一句玩笑道出了效率瓶颈。

研究院作为时代新材产业孵化的先锋，仿真技术需要向事业部设计团队转移，但有限元仿真门槛高、学习周期长，更何况发泡聚氨酯这种复杂的非线性产品的仿真，技术如何实现下沉？

这时候，曾晶晶灵机一动，想到了办法：“做二次开发技术！”简单来说，就是运用计算机代码，将仿真流程中需要重复机械式劳动的操作用代码代替，只需输入产品结构尺寸，让计算机自动完成其余的全部过程。于是曾晶晶与胡文邦一拍即合，开始合作开发聚氨酯汽车减振产品仿真分析模板软件。

进行有限元仿真调整和测试，需要找到能固化聚氨酯产品仿真的最佳参数。于是两人将所有有限元仿真要素都进行了一番详细的分析打磨，并最终用计算机代码定义。4个月后，基本内核代码终于固化下来。胡文邦又花了2个多月的时间，将产品的尺寸参数做了界面化处理，形成了只需要输入产品的尺寸参数，就能全自动完成整个仿真流程的模板软件。“也就是说，就算是完全不懂行的人，只要输入材料参数，就能获取仿真计算结果。”曾晶晶对此软件解释道。

然而，两人在试用的过程中，还是发现了新的问题：聚氨酯汽车减振产品的设计原则相对自由，型面的种类非常多，一个模板软件并不足以覆盖所有产品的结构，那怎么办？

最直接的方式是多做几个不同结构的模板软件，来提高软件的产品覆盖面。而胡文邦提出了不同的想法：“直接导入CAD设计图以获取结构参数，应该就能规避参数化的模板不能对应另外一种结构的问题。”

于是，两人重新确定方针：基于这两个思路分头行动，既开发多种参数化模板软件以提高产品覆盖面，也开发一种导入式的通用模板软件，满足全方位的仿真需求。

耗时5个月，聚氨酯导入式仿真模板初步开发完成，并和参数化模板一起顺利通过评审，获得了评审专家的一致认可。由此，聚氨酯汽车减振产品二次开发模板软件形成了1个“导入式”+多个“参数化式”的架构。这一创新不仅解放了人力，更将仿真技术门槛降至最低，为技术转移铺平了道路。

为支撑新型高分子弹性体材料产业发展，眼下，时代新材系统结构研究室刘柏兵带领团队正全力攻坚超弹本构仿真基础数据检测平台的建设，此平台对标世界一流实验室，力争成为企业数字化转型的核心支撑。