LMSMotion發(fā)動機解決方案

1、仿 真 平介Motion特發(fā)動機仿真解決方案 概14模 塊 介W旋彈簧建LMSMotion發(fā)動機解決方案LMS的發(fā)動機多體動力學(xué)仿真解決方案目錄1LMS虛擬臺32LMSMotion紹43LMS軟件占/%、84LMS案14解決方述發(fā)動機專用功能紹17考慮自身質(zhì)量的學(xué)模和 燃 燒 單凸輪接觸面定液壓間隙調(diào)節(jié)裝彈性液動軸19 活塞潤正時傳齒輪傳考用.17轉(zhuǎn)速計元17義18置18承滑19鏈動20動215參戶221 LMS虛擬仿真平臺LMS虛擬試驗室提供功能品質(zhì)工程的集成解決方案。提供一套集成軟件包用以模擬機械系統(tǒng)的品質(zhì)屬性，如結(jié)構(gòu)完整性、振動噪聲、耐久性、系統(tǒng)動力學(xué)特性、駕駛的平順性及操縱的穩(wěn)定性等等

2、。LMS包括所有關(guān)鍵過程步驟及所需的技術(shù)，可以遠在進行昂貴的加工和實物試驗之前對每個關(guān)鍵屬性進行從頭到尾的評價。采用LMS,設(shè)計部門能夠快速有效地分析多個設(shè)計方案，使設(shè)計方案的選擇主要從關(guān)鍵品質(zhì)屬性的角度由發(fā)。LMS基于達索公司的PLM開放式軟件平臺CAAV5,內(nèi)嵌完備的CatiaCAD建模功能。結(jié)構(gòu)分析軟件包StructuresLMSStructuralAnalysis使得我們的設(shè)計工程師可以完全在CATIAV5的基礎(chǔ)上完成有限元網(wǎng)格的前處理分析。使得CADB據(jù)和分析數(shù)據(jù)參數(shù)化全相關(guān)，于數(shù)據(jù)格式和CATIA數(shù)據(jù)格式完全一致。使用Structural我們可以隨時直接修改CAD幾何參數(shù)，分析結(jié)果

3、就會相應(yīng)的自動改變。這樣就能夠節(jié)省設(shè)計和分析工程師大量的時間，同時消除了CA麗CAE數(shù)據(jù)之間的不相關(guān)問題，軟件在AIRBUSBOEING得到了廣泛的使用。多體分析軟件包MotionLMS運動學(xué)和動力學(xué)軟件用于模擬各種機械系統(tǒng)的實際運動和載荷。它使工程師可以快速地分析和優(yōu)化其機械設(shè)計的實際運動，并保證在進行實物試驗前，設(shè)計方案和預(yù)期的結(jié)果一樣。參數(shù)化的應(yīng)用模板和優(yōu)秀的求解器進一步為虛擬原型設(shè)計提高了效率。疲勞分析軟件包DurabilityLMS耐久性軟件可以幫助工程師預(yù)測疲勞熱點和相關(guān)部件及子系統(tǒng)的疲勞壽命。它將動態(tài)部件載荷與從結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)和材料的SN曲線相結(jié)合，耐久性后處理模塊幫助工程師獲得

4、危險區(qū)域的反饋，了解疲勞問題的根源，從而快速評價多個設(shè)計方案。LMS公司使系統(tǒng)級耐久性分析成為可能，并付諸實踐。聲學(xué)分析軟件包AcousticLMSSYSNOIS肢術(shù)突破大大加速了聲學(xué)仿真的速度一很多情況下快100倍。通過將SYSNOIS豉術(shù)集成到LMS,LMS創(chuàng)建了世界上第一個從頭到尾的聲學(xué)品質(zhì)工程環(huán)境，從概念開發(fā)，通過使用虛擬模型進行設(shè)計修改，最后到基于試驗的驗證。振動和混合仿真NVM利用LMSNVM模塊，讀入各部件的動力學(xué)模型，在圖形界面上交互式定義各部件之間的裝配點，將各部件模型裝配成系統(tǒng)級模型。裝配點處可定義為剛性連接、隨頻率變化的彈簧阻尼裝置等?；贔RF的子結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)，求解由系

5、統(tǒng)級模型上響應(yīng)點與激勵點之間的FRF,從而求解由強迫振動響應(yīng)，而求解規(guī)模和時間比傳統(tǒng)有限元模型節(jié)省的多。優(yōu)化設(shè)計軟件包OptimizationLMS可以提供一整套強大的優(yōu)化功能，用于單屬性和多屬性優(yōu)化。通過試驗設(shè)計和響應(yīng)表面建模技術(shù)，工程師能夠快速檢測由所有滿足需要的設(shè)計方案。采用先進的優(yōu)化算法，包括6Sigma方法，進行魯棒性、可靠性分析.2 LMSMotion介紹LMSMotion基于計算多體系統(tǒng)動力學(xué)建模理論及計算方法研究，是專門為模擬機械系統(tǒng)的真實運動和載荷而設(shè)計的，可作為力學(xué)教學(xué)輔助工具。它提供了有效的方法可以快速創(chuàng)建和改進多體模型，有效地重復(fù)使用CA討口有限元模型，并能快速反復(fù)模擬

6、評價多種設(shè)計方案的性能。工程師可以在早期的開發(fā)階段利用靈活可調(diào)的模型進行概念上的運動學(xué)和動力學(xué)研究，并在后續(xù)階段中結(jié)合試驗數(shù)據(jù)進行更具體的評估。用戶通過軟件用戶交互界面輸入描述機械系統(tǒng)的最基本數(shù)據(jù)，軟件建立復(fù)雜機械系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)程式化的數(shù)學(xué)模型，并利用內(nèi)嵌的處理數(shù)學(xué)模型的計算方法和數(shù)值積分方法自動進行程式化處理，得到運動學(xué)規(guī)律和動力學(xué)響應(yīng)。同時能實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)后處理，采用動畫顯示、圖表或其它方式提供數(shù)據(jù)處理結(jié)果?？傊琇MSMotion可以幫助工程師評價復(fù)雜機械系統(tǒng)的真實性能，為結(jié)構(gòu)分析、耐久性和振動噪聲研究提供精確的載荷，同時還能在樣機試驗前分析和優(yōu)化機械系統(tǒng)的真實性能輕松的機械建模LM

7、S使工程部門能快速地創(chuàng)建和改進虛擬樣機模型。采用LMSMotion,用戶可以從頭開始創(chuàng)建概念模型，導(dǎo)入CAD部件和總成或使用已存在的多體模型。高性能設(shè)計功能加速了部件和建模的裝配。當(dāng)創(chuàng)建運動副時，需要連接的部件會自動地連接在一起。并且當(dāng)修改一個部件的尺寸時，LMSMotion會自動更新整個系統(tǒng)。基于CATIAV5實體建模器的單個部件的設(shè)計質(zhì)量數(shù)據(jù)、連接和邊界條件完全與幾何體結(jié)合提供與CATIA,I-DEAS,Pro/E,UG及其它主流CAD軟件包的接口輕松導(dǎo)入LMSDAD%模型模擬真實性能LMSMotion提供一切工具，精確模擬系統(tǒng)在真實加載條件下的性能。用戶可以輕松地從機構(gòu)模型庫里面挑選單元

8、，精確地模擬摩擦力、重力、彈簧剛度、斷續(xù)接觸、部件彈性及其它物理量。LMSMotion預(yù)測的運動和內(nèi)部載荷是指導(dǎo)部件、連接、發(fā)動機和作動器設(shè)計的基本條件。穩(wěn)定和高性能的求解器保證了甚至最復(fù)雜動力學(xué)問題的精確和及時的處理?；贚MSDADS求解器，因其精確性和穩(wěn)定性聞名包括運動學(xué)、動力學(xué)、準(zhǔn)靜態(tài)和預(yù)載分析計算力、位移、速度和加速度結(jié)果顯示及說明以不同顯示形式顯示的模擬結(jié)果使同事和用戶可以準(zhǔn)確地展開設(shè)計，并做由正確的工程決策。同步的二維圖和三維動畫顯示，直接把力和加速度的極值與機構(gòu)位置相對應(yīng)。專門的后處理功能可以幫助工程師輕松地識別和有效地解決工程問題。基于細致CAD莫型的碰撞檢測運動包絡(luò)線和力矢

9、量的動畫顯示結(jié)合位移和應(yīng)力的動畫顯示快速的模型驗證LMSMotion軟件提供了一個有效和反復(fù)的相關(guān)性和驗證過程。它具有調(diào)節(jié)模型參數(shù)值的功能，并能通過更復(fù)雜建模單元的定義推進模型的設(shè)計深度。通過把試驗數(shù)據(jù)和仿真模型相結(jié)合，可以加強模型的質(zhì)量。當(dāng)改變一個參數(shù)時，LMSMotion自動更新所有有關(guān)的分析結(jié)果和管理所有需要的數(shù)據(jù)運算。有效的設(shè)計空間探索LMSMotion能夠以很高的自動化方式針對不同的設(shè)計選擇和不同的步驟進行完全的運動模擬過程。LMSMotion消除了管理任務(wù)，避免了錯誤的發(fā)生并能進行自動的連續(xù)分析。不同的參數(shù)設(shè)置無縫地貫穿完整的運動模擬過程。這些自動化的參數(shù)化分析使工程師能快速地探索

10、設(shè)計空間。3 LMSMotion軟件特點1)LMSMotion基于CATIAV5的平臺，具有完備的CAD建模功能，是市面上唯一一家Catia與機械系統(tǒng)分析完全集成的多體動力學(xué)分析軟件。當(dāng)在LMSMotion中建立模型時，工程師可以直接導(dǎo)入或建立不同零件的細節(jié)化CAD莫型或幾何框架，創(chuàng)建構(gòu)件之間的約束和連接關(guān)系，確保能正確描述整個系統(tǒng)運動學(xué)性能。之后工程師通過考慮機構(gòu)的動力學(xué)特性對模型及其邊界環(huán)境進一步進行定義，以準(zhǔn)確預(yù)測系統(tǒng)中的時域載荷。此時除定義剛度、阻尼、接觸和摩擦等部件間作用力之外，還要給定重力、質(zhì)量、及慣量等。作用力的施加可以通過一系列數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)，例如彈簧力、阻尼力、襯套力以及和周圍

11、環(huán)境密切相關(guān)的接觸力。簡單的力單元如基本彈簧，復(fù)雜的如精細輪胎等。2)深入精細建模，獨特的剛?cè)狁詈戏治龉δ芑径囿w模型建立后，可以通過更為詳細的受力描述對其細化。例如，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)的剛度不足以將其視為剛體時，工程師可以用柔性體來描述該結(jié)構(gòu)。通過預(yù)先計算好的模態(tài)振型，可以得到結(jié)構(gòu)在大的外載荷作用下產(chǎn)生的變形。模態(tài)數(shù)據(jù)可以結(jié)構(gòu)本身仿真得到，或?qū)胪獠康脑囼灁?shù)據(jù)。起媒介作用的長柔性體如懸架穩(wěn)定桿或風(fēng)力渦輪機葉片等，可自動分解為多個梁的組合結(jié)構(gòu)，用于計算結(jié)構(gòu)受載時總的非線性變形。LMSMotion多體動力學(xué)軟件中有對輪胎力、襯套力、彈性體接觸、齒輪接觸、梁、發(fā)動機、燃燒載荷、液力軸承、空氣動力等多種復(fù)雜

12、力學(xué)模型的詳細建模模板。Motion獨特的剛?cè)狁詈戏治龉δ?，直接在Virtual.Lab用GPS模塊劃分網(wǎng)格。xx網(wǎng)格，計算結(jié)構(gòu)模態(tài)亦可后臺驅(qū)動Nastran和Ansys求解結(jié)構(gòu)模態(tài)，能夠準(zhǔn)確方便的將有限元模型與剛體模型耦合在一起，形成剛?cè)峄旌系亩囿w動力學(xué)模型。3) LMSMotion強大的接觸分析能力有豐富的接觸類型來滿足工程上快速求解復(fù)雜接觸問題的需求。除了可以定義各種接觸類型如點對點、點對拉伸面、拉伸面對旋轉(zhuǎn)面等，對于復(fù)雜幾何體之間的接觸，還可以通過定義有效接觸面來大大提高接觸分析的效率。支持剛性接觸，剛?cè)峤佑|和柔柔接觸的建模和仿真。4) LMSMotion求解器將經(jīng)典分析力學(xué)求解方法和

13、自遞歸的求解方法和二為一我們知道，自遞歸求解器對于有大量重復(fù)物體的機構(gòu)的求解具有求解速度快、求解穩(wěn)定的優(yōu)勢。但是對于復(fù)雜拓撲構(gòu)型的機構(gòu)，經(jīng)典的分析力學(xué)求解器占有優(yōu)勢。LMSMotion的求解器將經(jīng)典分析力學(xué)求解方法和自遞歸的求解方法和二為一，取兩家之長，揚長避短，在保證精度的同時，大大提高了各種復(fù)雜機械系統(tǒng)的求解速度。600500400130020XX000Simplemodelsec9000080000700006000050000400003000020XX0100000dummyRecursivechainsecdummy5)穩(wěn)定快速的求解及豐富的后處理功能模型建立后，工程師可進行求解并

14、同時用動畫和圖表等方式查看結(jié)果，從而更好的理解模型行為。工程師可以方便地改進原有設(shè)計使結(jié)構(gòu)滿足目標(biāo)性能要求，包括載荷和應(yīng)力指標(biāo)等等。LMSPowertrainLMSMotionLMSCADInterfacesLMSFEDriversLMSAcousticsLMSDurabilityLMS多學(xué)科仿真平臺結(jié)合LMSMotion,LMSNVM以及LMSAcoustic,可進行發(fā)動機從多體到聲學(xué)的系統(tǒng)級建模和仿真。所有的數(shù)據(jù)通過軟件平臺自動轉(zhuǎn)換，大大節(jié)省建模時間。可實現(xiàn)快速對各種設(shè)計進行評估。發(fā)動機從多體到聲學(xué)系統(tǒng)級仿真流程發(fā)動機專用功能模塊介紹考慮自身質(zhì)量的螺旋彈簧建模PDS中提供螺旋彈簧建模單元。

15、通過螺旋彈簧單元創(chuàng)建的模型，可精確捕獲實際工程應(yīng)用中，特別是在汽車的氣門機構(gòu)系統(tǒng)，彈簧元件的復(fù)雜動力學(xué)行為。彈簧的分布質(zhì)量通過用約束副連接起來的柔性體表征。可以使用任何螺旋軌跡來形成蜂窩狀和錐狀等形狀。高級螺旋彈簧CircularWireMulti-ArcWire轉(zhuǎn)速計和燃燒單元曲柄連桿機構(gòu)模塊支持多種直列式和V型曲柄連桿機構(gòu)的建模和仿真。結(jié)合使用轉(zhuǎn)速計和燃燒單元，可使得燃燒負荷的前處理和后處理過程變得簡單易懂。通過轉(zhuǎn)速計單元可測量當(dāng)前的曲柄轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。燃燒單元涉及燃燒壓力面數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^輸入燃燒室氣體壓力數(shù)據(jù)，將燃燒爆發(fā)壓力施加在活塞、缸體和氣門機構(gòu)上。燃燒單元&轉(zhuǎn)速計凸輪接觸面定義在

16、模板中定義氣門機構(gòu)建模參數(shù)，自動創(chuàng)建和裝配氣門機構(gòu)多體動力學(xué)模型。凸輪機構(gòu)模塊可將已有的閥門運動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為凸輪輪廓數(shù)據(jù)。凸輪接觸單元根據(jù)凸輪輪廓數(shù)據(jù)直接生成平滑的接觸面。對凸輪接觸過程進行精確模擬。凸輪接觸液壓間隙調(diào)節(jié)裝置液壓間隙調(diào)節(jié)裝置是用來避免氣門機構(gòu)中由現(xiàn)過大問隙和磨損。類似的機制也被用于正時傳動系統(tǒng)，使得皮帶或鏈條維持穩(wěn)定的張緊力，避免由現(xiàn)不期望的振動。液壓間隙調(diào)節(jié)裝置（HLA/HVL）WidthPistLengthHouHigh彈性液動軸承彈性液動軸承模塊使得用戶可以分析對中和不對情況下液動流體膜徑向軸承的性能。常見的應(yīng)該包括發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)中的軸頸軸承，例如：主軸頸、曲柄銷、十字

17、頭銷軸承。在求解過程中，彈性液動軸承模塊求得軸承中高度非線性的油膜壓力分布，并把它們分解為力和力矩，與周圍結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)振動相耦合。根據(jù)詳細程度將模型算法分為三個等級：阻抗法；油膜有限元網(wǎng)格法和實際彈流方法。其中實際彈流方法是最先進的方法，支持Nastran和Ansys網(wǎng)格的定義方式。為了便于使用，該模型已經(jīng)無縫集成在LMS環(huán)境中在機構(gòu)中有限元油膜網(wǎng)格實現(xiàn)了可視化。例如，以重疊包裹形式顯示在經(jīng)向軸承中的具真實位置處。彈性液動軸承(EHD)活塞潤滑活塞潤滑模塊使用戶能夠分析對中或不對中活塞在油膜中滑動的動力學(xué)行為作用在活塞和缸體壁之間的力可以被預(yù)測到并作用到每個移動的構(gòu)件上。在求解過程中，通過求解油

18、膜方程來預(yù)測高度非線性的壓力分布并且將其分解為作用在兩個構(gòu)件上的力。壓力分布是間隙以及間隙的一階導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，并和油的粘度相關(guān)。應(yīng)用這個更詳細的建模方法可以提高發(fā)動機仿真和系統(tǒng)級載荷預(yù)測的精確度。正時鏈傳動PDS中有鏈條和帶傳動系統(tǒng)建模模塊，集合了眾多鏈條和帶建模和仿真需要的工具和特征庫，使得創(chuàng)建詳細鏈條和帶傳動系統(tǒng)模型的過程更為便捷。同步帶模塊具有創(chuàng)建和仿真一個或者多個帶組成的帶傳動系統(tǒng)的能力。同步鏈模塊具有創(chuàng)建和仿真滾子鏈和倒齒鏈組合的鏈傳動系統(tǒng)的能力。附件傳動模塊具有創(chuàng)建和仿真多楔帶傳動系統(tǒng)的能力，這類帶傳動裝置可以在發(fā)動機前端附件驅(qū)動系統(tǒng)中看到。這個附加Poly-V的驅(qū)動模塊提供了自動的

19、創(chuàng)建前端附件驅(qū)動系統(tǒng)中帶系統(tǒng)模型的能力。齒輪傳動通過齒輪建模模板，可自動完成汽車、地面車輛、風(fēng)力機或一般機械產(chǎn)品中的斜齒輪或直齒輪系統(tǒng)的定義和仿真，對齒輪系統(tǒng)的動力學(xué)行為和作用在每個部件上的載荷進行預(yù)測。通過齒輪接觸力定義，可以研究齒輪系統(tǒng)中的間隙或變嚙合剛度是如何影響整個機械系統(tǒng)的，并可進一步探索引起噪聲問題的根源，例如齒輪哀鳴噪聲和齒輪咔嗒噪聲。可以將齒輪系統(tǒng)合并到更大的系統(tǒng)模型中，以研究整個系統(tǒng)的響應(yīng)，并進行精確的載荷預(yù)測。這些載荷可用于之后的結(jié)構(gòu)分析、振動噪聲分析、疲勞分析以及其它領(lǐng)域中。例如，觀察齒輪載荷是如何通過箱體結(jié)構(gòu)進行傳遞并引起箱體結(jié)構(gòu)聲輻射的。5參考用戶LMS的發(fā)動機多體動

20、力學(xué)仿真解決方案目錄1LMS虛擬仿真平臺32LMSMotion介紹43LMSMotion占/%、8 4 LMS方 案 概14能 模 塊 介的螺旋彈簧建計 和 燃 燒 單7 凸輪接觸面定發(fā)動機仿真解決方14解決述發(fā)動機專用功紹17考慮自身質(zhì)量模.17轉(zhuǎn)速元義18液壓間隙調(diào)節(jié)裝置18彈性液動軸承19活塞潤滑正時傳齒輪傳考用19鏈動20動215參戶221 LMS虛擬仿真平臺LMS虛擬試驗室提供功能品質(zhì)工程的集成解決方案。提供一套集成軟件包用以模擬機械系統(tǒng)的品質(zhì)屬性，如結(jié)構(gòu)完整性、振動噪聲、耐久性、系統(tǒng)動力學(xué)特性、駕駛的平順性及操縱的穩(wěn)定性等等。LMS包括所有關(guān)鍵過程步驟及所需的技術(shù)，可以遠在進行昂貴

21、的加工和實物試驗之前對每個關(guān)鍵屬性進行從頭到尾的評價。采用LMS,設(shè)計部門能夠快速有效地分析多個設(shè)計方案，使設(shè)計方案的選擇主要從關(guān)鍵品質(zhì)屬性的角度由發(fā)。LMS基于達索公司的PLM開放式軟件平臺CAAV5,內(nèi)嵌完備的CatiaCAD建模功能。結(jié)構(gòu)分析軟件包StructuresLMSStructuralAnalysis使得我們的設(shè)計工程師可以完全在CATIAV5的基礎(chǔ)上完成有限元網(wǎng)格的前處理分析。使得CADB據(jù)和分析數(shù)據(jù)參數(shù)化全相關(guān)，于數(shù)據(jù)格式和CATIA數(shù)據(jù)格式完全一致。使用Structural我們可以隨時直接修改CAD幾何參數(shù)，分析結(jié)果就會相應(yīng)的自動改變。這樣就能夠節(jié)省設(shè)計和分析工程師大量的時

22、間，同時消除了CA麗CAE數(shù)據(jù)之間的不相關(guān)問題，軟件在AIRBUSBOEING得到了廣泛的使用。多體分析軟件包MotionLMS運動學(xué)和動力學(xué)軟件用于模擬各種機械系統(tǒng)的實際運動和載荷。它使工程師可以快速地分析和優(yōu)化其機械設(shè)計的實際運動，并保證在進行實物試驗前，設(shè)計方案和預(yù)期的結(jié)果一樣。參數(shù)化的應(yīng)用模板和優(yōu)秀的求解器進一步為虛擬原型設(shè)計提高了效率。疲勞分析軟件包DurabilityLMS耐久性軟件可以幫助工程師預(yù)測疲勞熱點和相關(guān)部件及子系統(tǒng)的疲勞壽命。它將動態(tài)部件載荷與從結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)和材料的SN曲線相結(jié)合，耐久性后處理模塊幫助工程師獲得危險區(qū)域的反饋，了解疲勞問題的根源，從而快速評價多個設(shè)計方

23、案。LMS公司使系統(tǒng)級耐久性分析成為可能，并付諸實踐。聲學(xué)分析軟件包AcousticLMSSYSNOIS肢術(shù)突破大大加速了聲學(xué)仿真的速度一很多情況下快100倍。通過將SYSNOIS豉術(shù)集成到LMS,LMS創(chuàng)建了世界上第一個從頭到尾的聲學(xué)品質(zhì)工程環(huán)境，從概念開發(fā)，通過使用虛擬模型進行設(shè)計修改，最后到基于試驗的驗證。振動和混合仿真NVM利用LMSNVM模塊，讀入各部件的動力學(xué)模型，在圖形界面上交互式定義各部件之間的裝配點，將各部件模型裝配成系統(tǒng)級模型。裝配點處可定義為剛性連接、隨頻率變化的彈簧阻尼裝置等?；贔RF的子結(jié)構(gòu)綜合技術(shù)，求解由系統(tǒng)級模型上響應(yīng)點與激勵點之間的FRF,從而求解由強迫振動響應(yīng)，而求解規(guī)模和時間比傳統(tǒng)有限元模型節(jié)省的多。優(yōu)化設(shè)計軟件包OptimizationLMS可以提供一整套強大的優(yōu)化功能，用于單屬性和多屬性優(yōu)化。通過試驗設(shè)計和響應(yīng)表面建模技術(shù)，工程師能夠快速檢測由所有滿足需要的設(shè)計方案。采用先進的優(yōu)化算法，包括6Sigma方法，進行魯棒性、可靠性分析.2 LMSMotion介紹LMSMotion基于計