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采用LMS公司多体动力学和耐久性技术设计超大型矿山运输卡

作者:Simwe    来源:LMS    发布时间:2012-09-05    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

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利勃海尔分析师采用LMS多体动力学软件研究T282B卡车在不同载荷条件下的性能,
这些路面包括加速、制动、转弯、颠簸、比利时路面、陡坡以及随机路面。

多体动力学的重要作用

考虑到物理样机测试需要工程人员投入数月的工作以及需耗资数百万美元,因此利勃海尔公司主要采用工程分析软件来设计T282B,以在繁重的工作任务下有效地工作。特别是,LMS多体动力学技术能够用于整车仿真,以研究在各种载荷情况下,不同路面的卡车性能,包括加速、制动、转弯、颠簸、比利时路面、陡坡以及随机路面。

为了尽早、尽快地优化设计,分析和仿真团队在概念设计阶段的早期创建多体仿真模型,并随着有效数据越来越多,从而进一步修改模型。主要卡车部件和装配的初始几何模型由基本的实体模型进行估算,并组合成刚体模型成为整车的多体仿真模型。然后,从多体仿真模型计算获得的载荷数据可以给结构分析部门,进行有限元分析,计算框架和其他结构部件的强度;各个部门可以重复使用相同的载荷数据,设计车辆液压、悬架、传动系和其它系统。

设计统一的整车模型的中心理念

通过这种方式,LMS多体动力学仿真是整体仿真的重心,所有主要的零部件和子系统设计都集成于一个统一的整车模型中,”Vladimir Pokras博士解释说。随着零部件和子系统的设计,工程团队不断更新各个实体和有限元模型。新的数据导入多体模型中,分析和仿真部门也能够在多体模型中添加更多详细的信息,例如强度、阻尼和质量属性。

“LMS多体动力学仿真与有限元程序无缝集成,这使得模型更新的过程完全自动化。”Pokras博士指出。“LMS软件能够快速添加细节,与每次从草图开始创建模型相比,这更有利于我们快速创建多体模型,并减少误差。LMS多体仿真解决方案中提供的有限元模型和柔体模型导入功能,是对整车模型进行精确仿真的关键。”

整车的主要结构零部件,例如车架和翻斗主体,都创建为柔体模型,可以仿真整车在工况下的变形和扭曲现象。模型中包含了70多种连接,包括橡胶垫架、圆柱和球状轴承、螺栓接合等等。
工程师还可以使用很多其他多体单元对车辆模型进行详细的仿真。悬架的减震器由拉压弹簧阻尼单元仿真。以表达式描述的力单元用来表示制动器和电子发动机的扭矩,转向机构和举升机构的驱动力,以及悬架中的弹性力。接触单元可以仿真用于限制导向轮转动的旋转制动,和翻斗主体衬垫。电机、液压泵、油液空气减振支柱、轮胎和其他机械电子元件的力学特性可以通过曲线单元函数表示。

了解实际工况

“由LMS软件创建的详细多体动力学仿真模型能够以相当高的精度预测各种载荷情况下的车辆性能,”Pokras博士说。“这种方法的特点在于,当虚拟仿真发现存在潜在问题时,我们可以很方便地修改模型,来研究其他涉及方案的可行性。通过这种方式,LMS多体动力学仿真软件能够帮助我们分析不同的解决方案,而这对于物理样机试验样机来说是完全不可能的。”多体动力学仿真方法对于研究轴箱的各种工况来说非常有效,有利于设计出质量更轻,承载能力更强的轴箱。

在多次仿真迭代之后,将最终设计的多体载荷数据导入到LMS耐久性模块中,以判定关键结构部件和装配的疲劳寿命,例如框架和轴箱。LMS多体动力学和耐久性两个模块的紧密集成,有利于快速精确地研究疲劳寿命,为工程师提供更多有价值的反馈信息从而设计出质量轻,且能够承受预期工况载荷的零部件,从而避免设计不足或者过设计。开发周期的最后一步是物理样机试验,在产品投产之前,对设计出的产品性能进行验证。

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领军矿业机械市场

“仿真能让工程师更好地洞察零部件、装配以及整车的性能和特性,这是实物样机难以实现的,”利勃海尔公司研发部总经理Janmes Whitfield解释说。他认为,仿真在利勃海尔开发中,已经从一种设计后期的验证工具,逐渐转变为开发早期的设计工具,现在已成为日常工程开发流程中必不可少的工具。

“很难想象在不采用仿真技术的情况下开发矿山卡车,同样其它公司也一直在采用此项技术。然而,设计出一种能够引领市场,性能卓越的轻质量卡车,需要采用像LMS耐久性和多体动力学这样的高级软件及工具。只有这样,才能更好地维持我们在市场中的领先地位。”

 
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