LMS Virtual.Lab Motion发动机解决方案

LMSVirtual.Lab的发动机多体动力学仿真解决方案目录1LMSVirtual.Lab虚拟仿真平台................................................................................32LMSVirtual.LabMotion介绍...................................................................................43LMSVirtual.LabMotion软件特点...........................................................................84LMSVirtual.Lab发动机仿真解决方案..................................................................144.1解决方案概述...............................................................................................144.2发动机专用功能模块介绍...........................................................................174.2.1考虑自身质量的螺旋弹簧建模........................................................174.2.2转速计和燃烧单元............................................................................174.2.3凸轮接触面定义................................................................................184.2.4液压间隙调节装置............................................................................184.2.5弹性液动轴承....................................................................................194.2.6活塞润滑............................................................................................194.2.7正时链（带）传动............................................................................204.2.8齿轮传动............................................................................................215参考用户..................................................................................................................221LMSVirtual.Lab虚拟仿真平台LMSVirtual.Lab虚拟试验室提供功能品质工程的集成解决方案。提供一套集成软件包用以模拟机械系统的品质属性，如结构完整性、振动噪声、耐久性、系统动力学特性、驾驶的平顺性及操纵的稳定性等等。LMSVirtual.Lab包括所有关键过程步骤及所需的技术，可以远在进行昂贵的加工和实物试验之前对每个关键属性进行从头到尾的评价。采用LMSVirtual.Lab，设计部门能够快速有效地分析多个设计方案，使设计方案的选择主要从关键品质属性的角度出发。LMSVirtual.Lab基于达索公司的PLM开放式软件平台CAAV5，内嵌完备的CatiaCAD建模功能。结构分析软件包－Virtual.LabStructuresLMSVirutal.LabStructuralAnalysis使得我们的设计工程师可以完全在CATIAV5的基础上完成有限元网格的前处理分析。使得CAD数据和分析数据参数化全相关，由于Virtual.Lab数据格式和CATIA数据格式完全一致。使用Virutal.LabStructural我们可以随时直接修改CAD几何参数，分析结果就会相应的自动改变。这样就能够节省设计和分析工程师大量的时间，同时消除了CAD和CAE数据之间的不相关问题，软件在AIRBUS、BOEING得到了广泛的使用。多体分析软件包－Virtual.LabMotionLMSVirtual.Lab运动学和动力学软件用于模拟各种机械系统的实际运动和载荷。它使工程师可以快速地分析和优化其机械设计的实际运动，并保证在进行实物试验前，设计方案和预期的结果一样。参数化的应用模板和优秀的求解器进一步为虚拟原型设计提高了效率。疲劳分析软件包－Virtual.LabDurabilityLMSVirtual.Lab耐久性软件可以帮助工程师预测疲劳热点和相关部件及子系统的疲劳寿命。它将动态部件载荷与从结构有限元模态和材料的SN曲线相结合，耐久性后处理模块帮助工程师获得危险区域的反馈，了解疲劳问题的根源，从而快速评价多个设计方案。LMS公司使系统级耐久性分析成为可能，并付诸实践。声学分析软件包－Virtual.LabAcousticLMSSYSNOISE技术突破大大加速了声学仿真的速度—很多情况下快100倍。通过将SYSNOISE技术集成到LMSVirtual.Lab，LMS创建了世界上第一个从头到尾的声学品质工程环境，从概念开发，通过使用虚拟模型进行设计修改，最后到基于试验的验证。振动和混合仿真－Virtual.LabNVM利用LMSVirtual.LabNVM模块，读入各部件（或声学路径）的动力学模型（有限元模型、模态试验模态、试验传递函数），在图形界面上交互式定义各部件之间的装配点，将各部件模型装配成系统级模型。装配点处可定义为刚性连接、随频率变化的弹簧阻尼装置等。基于FRF（或模态）的子结构综合技术，求解出系统级模型上响应点与激励点之间的FRF，从而求解出强迫振动（噪声）响应，而求解规模和时间比传统有限元模型节省的多。优化设计软件包－Virtual.LabOptimizationLMSVirtual.Lab可以提供一整套强大的优化功能，用于单属性和多属性优化。通过试验设计（DesignofExperiments）和响应表面建模（ResponseSurfaceModeling）技术，工程师能够快速检测出所有满足需要的设计方案。采用先进的优化算法，包括6Sigma方法，进行鲁棒性、可靠性分析.2LMSVirtual.LabMotion介绍LMSVirtual.LabMotion基于计算多体系统动力学建模理论及计算方法研究，是专门为模拟机械系统的真实运动和载荷而设计的，可作为力学教学辅助工具。它提供了有效的方法可以快速创建和改进多体模型，有效地重复使用CAD和有限元模型，并能快速反复模拟评价多种设计方案的性能。工程师可以在早期的开发阶段利用灵活可调的模型进行概念上的运动学和动力学研究，并在后续阶段中结合试验数据进行更具体的评估。用户通过软件用户交互界面输入描述机械系统的最基本数据，软件建立复杂机械系统运动学和动力学程式化的数学模型，并利用内嵌的处理数学模型的计算方法和数值积分方法自动进行程式化处理，得到运动学规律和动力学响应。同时能实现有效的数据后处理，采用动画显示、图表或其它方式提供数据处理结果。总之，LMSVirtual.LabMotion可以帮助工程师评价复杂机械系统的真实性能，为结构分析、耐久性和振动噪声研究提供精确的载荷，同时还能在样机试验前分析和优化机械系统的真实性能。轻松的机械建模LMSVirtual.Lab使工程部门能快速地创建和改进虚拟样机模型。采用LMSVirtual.LabMotion，用户可以从头开始创建概念模型，导入CAD部件和总成或使用已存在的多体模型。高性能设计功能加速了部件和建模的装配。当创建运动副时，需要连接的部件会自动地连接在一起。并且当修改一个部件的尺寸时，LMSVirtual.LabMotion会自动更新整个系统。•基于CATIAV5实体建模器的单个部件的设计•质量数据、连接和边界条件完全与几何体结合•提供与CATIA,I-DEAS,Pro/E,UG及其它主流CAD软件包的接口•轻松导入LMSDADS与MSC.ADAMS模型模拟真实性能LMSVirtual.LabMotion提供一切工具，精确模拟系统在真实加载条件下的性能。用户可以轻松地从机构模型库里面挑选单元，精确地模拟摩擦力、重力、弹簧刚度、断续接触、部件弹性及其它物理量。由LMSVirtual.LabMotion预测的运动和内部载荷是指导部件、连接、发动机和作动器设计的基本条件。稳定和高性能的求解器保证了甚至最复杂动力学问题的精确和及时的处理。•基于LMSDADS求解器，因其精确性和稳定性闻名•包括运动学、动力学、准静态和预载分析•计算力、位移、速度和加速度结果显示及说明以不同显示形式显示的模拟结果使同事和用户可以准确地展开设计，并做出正确的工程决策。同步的二维图和三维动画显示，直接把力和加速度的极值与机构位置相对应。专门的后处理功能可以帮助工程师轻松地识别和有效地解决工程问题。•基于细致CAD模型的碰撞检测•运动包络线和力矢量的动画显示•结合位移和应力的动画显示快速的模型验证LMSVirtual.LabMotion软件提供了一个有效和反复的相关性和验证过程。它具有调节模型参数值的功能，并能通过更复杂建模单元的定义推进模型的设计深度。通过把试验数据和仿真模型相结合，可以加强模型的质量。当改变一个参数时，LMSVirtual.LabMotion自动更新所有有关的分析结果和管理所有需要的数据运算。有效的设计空间探索LMSVirtual.LabMotion能够以很高的自动化方式针对不同的设计选择和不同的步骤进行完全的运动模拟过程。LMSVirtual.LabMotion消除了管理任务，避免了错误的发生并能进行自动的连续分析。不同的参数设置无缝地贯穿完整的运动模拟过程。这些自动化的参数化分析使工程师能快速地探索设计空间。3LMSVirtual.LabMotion软件特点1)LMSVirtual.LabMotion基于CATIAV5的平台，具有完备的CAD建模功能，是市面上唯一一家Catia与机械系统分析完全集成的多体动力学分析软件。当在LMSVirtual.LabMotion中建立模型时，工程师可以直接导入或建立不同零件的细节化CAD模型或几何框架，创建构件之间的约束和连接关系，确保能正确描述整个系统运动学性能。之后工程师通过考虑机构的动力学特性对模型及其边界环境进一步进行定义，以准确预测系统中的时域载荷。此时除定义刚度、阻尼、接触和摩擦等部件间作用力之外，还要给定重力、质量、及惯量等。作用力的施加可以通过一系列数学模型实现，例如弹簧力、阻尼力、衬套力以及和周围环境密切相关的接触力。简单的力单元如基本弹簧，复杂的如精细轮胎等。2)深入精细建模，独特的刚柔耦合分析功能基本多体模型建立后，可以通过更为详细的受力描述对其细化。例如，当一个结构的刚度不足以将其视为刚体时，工程师可以用柔性体来描述该结构。通过预先计算好的模态振型，可以得到结构在大的外载荷作用下产生的变形。模态数据可以由结构本身仿真得到，或导入外部的试验数据。起媒介作用的长柔性体如悬架稳定杆或风力涡轮机叶片等，可自动分解为多