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LMS Virtual Lab 7B SL1 (车辆仿真设计多属性开发平台):

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    LMS Virtual Lab 7B SL1 (车辆仿真设计多属性开发平台):
    LMS Virtual.Lab是由以振动噪声、疲劳、操稳性工程解决方案著称的LMS国际公司推出的全球第一个功能品质工程集成解决方案,开创性地在一个统一的平台上进行结构动力学建模和分析、系统级振动噪声、多体动力学、耐久性、声学、操稳性分析以及上述属性间的多属性优化,使仿真设计真正迈向以功能品质属性为目标的功能化设计,大大提升了仿真设计在产品开发中的功能性和指导性,为仿真设计的致臻目标“Design-right-first-time”的实现提供了独一无二的平台。

      LMS Virtual.lab平台中,结构动力学建模和分析、系统级振动噪声、声学、多体动力学、耐久性以及设计优化一气合成,真正实现CAE驱动的功能品质设计,即在CAD原型确定前就可对产品设计进行功能属性预测。开发工程师不必再像以往一样在不同的分析工具间切换,节省了转换大量数据格式的时间和精力。另外Virtual.Lab中提供的基于多年工程经验凝集而成的工程项目流程式树式操作界面,使开发工程师对设计中所采用的步骤及设计单元一目了然,参数修改可直接自动更新并计算出对多个设计属性的影响,在短时间内轻松实现多参数设计优化,大大提高了效率。同时,作为一个开放的环境,LMS Virtual.lab实现了与主流CAD、CAE和试验数据的无缝连接。其特有的混合仿真(hybrid simulation)技术,将基于试验的模型和载荷与仿真模型相结合,试验数据对仿真模型的验证大大提升了设计仿真的准确性及可靠性。

      LMS Virtual.Lab自2001年在全球首推以来,以每年一个大版本的速度不断增加新的功能,每一个大版本的更新都溶入了上百个最新的业界技术。在全球汽车、航空、航天、家电及工程机械的仿真设计领域得到了广泛应用。

      LMS Virtual.Lab优异的功能品质设计特性、高效精确的设计性能以及对全队开发的支持,得到了全球领先的汽车厂商广泛认同,如法国标致公司确立LMS Virtual.Lab作为车型结构设计工程的标准平台。LMS Virtual.Lab也同时在航空、工程机械、家电、电子产品及特种车辆业界被作为标准的设计平台。

      新近推出的Virtual.Lab第七版支持64位数据处理,提供了强大的处理功能,能够轻松处理各种复杂的仿真模型,特别对于汽车仿真增强了操稳性仿真功能,进一步提升仿真效率和精度。
      一、LMS Virtual.Lab Motion(多体动力学)第七版

      LMS Virtual.Lab Motion(多体动力学)提供了专业的解决方案模拟车辆的平顺性和操纵性,从乘用车到运动车辆直至多轴车辆,如卡车和公共汽车。LMS Virtual.Lab Motion第七版新增车辆和驾驶员相互作用的仿真功能,加速了整车模型的创建,并能够与其他开发部门更平稳地交换模型。

      1.真实的整车仿真

      LMS Virtual.Lab Motion在第七版中推出新的仿真工具,加速了车辆建模流程,进一步减少开发流程中的误差。LMS Virtual.Lab Motion提供预定义参数化的悬架设计库,包括双A臂悬架、麦弗逊式悬架(McPherson)、多连杆和四连杆悬架系统。真实的汽车仿真不仅需要创建详细的底盘模型,还必须能够精确表述大量复杂的车辆子系统,如汽车转向、制动和动力传动系统。LMS Virtual.Lab Motion在第七版中特别针对这些子系统,提供了专业的参数化模型,能够在汽车模型中方便地集成所有相关的点、部件和连接。

      LMS公司在软件中集成了由德国IPG汽车公司研发的符合工业标准的驾驶员模型,增加了驾驶员模型对汽车动态模型作用力和反作用力的仿真功能。通过计算汽车模型的输入数据(这些数据是由驾驶员模型的动作产生的,如启动、制动或离合器操作、换档和转弯)IPG-DRIVER能够真实地构建各种主动式和被动式驾驶模式。利用LMS Virtual.Lab Motion与IPG-DRIVER的高度集成,工程师在仿真汽车闭环操作的同时,还可以考虑驾驶员的行为和响应。

    2.赛车仿真

      LMS公司与世界领先的NASCAR赛车队合作开发项目,LMS Virtual.Lab Motion为专业的赛车队提供专业仿真解决方案。软件可以直接访问汽车模型中的相关参数,用户能够快速有效地浏览汽车装配、动态仿真和分析结果的电子文档。LMS Virtual.Lab Motion能够在系统后台自动化完成各种分析计算,包括稳态转向、动态操作、7柱台架试验或运动学和适应性试验。NASCAR车队的专家们非常赞赏LMS仿真解决方案便捷的用户界面和软件的高效性,帮助他们在虚拟赛道上研究整车性能,如图1、图2所示。


    图1 集成了驾驶员与汽车间的相互作用仿真功能


    图2 按照特定工程项目设置浏览界面

      3.进一步提高仿真效率和精确度

      工程师面临的最大挑战之一,是如何保证复杂机械系统的动态性能与设计规格相匹配。他们希望大量的零部件能够在真实的条件(如应用载荷、重力和摩擦力作用)下,按照设计方案相互作用和运动。LMS Virtual.Lab Motion为了应对这些问题,在第七版中进一步完善功能、增加新的求解器技术和模块,提高了真实多体仿真的效率和精确度。

      4.先进的柔体建模和处理功能

      很多轻型部件的仿真(如汽车的天窗或飞机机翼的襟翼机械装置)依赖于滑板和滚珠模型的精密度和可靠性,即使零部件受工作载荷情况下呈现明显变形后仍然如此。LMS Virtual.Lab Motion新增的Flex-to-flex Surface Contact弯曲面接触功能有助于解决这一问题。新增模块是现有刚体接触模块的扩展项,它是专为仿真运动过程中相互接触的两个部件的柔性变形而设计的。Flex-to-flex Surface Contact弯曲面接触功能提高了机械系统运动及其产生的内部合力的预测精度。

      轻柔体模型由于需要计算大型有限元模型,所以处理过程比较繁琐。LMS Virtual.Lab Motion第七版集成了ERFRM技术,采用已经证实的、精确的方法来压缩大型有限元模型数据。新技术能够使用工作模态数据或直接创建压缩的模态模型。软件可以使用节点/单元子集来简化质量定义,还可以使用节点子集连接的线架描述来实现数据压缩。汽车工程师使用ERFEM技术可以直接在详细的车身有限元模型的基础上设置整车多体模型,而无需网格粗化。LMS Virtual.Lab Motion还支持ABAQUS软件创建的有限元模型。

      齿轮和链条仿真由于需要计算所有子装配的动态接触,所以需要花费大量的运行时间。动态多体仿真需要功能强大的求解器处理零部件之间的接触,因为这些接触处理不断地在每个仿真时间步重复。为了在下一个时间步中能够预测接触区域,LMS Virtual.Lab Motion中新的接触搜索算法可以预处理相互接触的部件外形,取代原有的部件段之间的接触搜索方法。搜索功能仅仅关注有限的接触区域,当处理典型的模型校准时,可以缩短一半的仿真处理时间,甚至更多。总之,不断发展的求解器技术得益于CPU处理器的大幅度改进,而LMS Virtual.Lab第七版对典型的工业发动机链条模型的多体仿真速度提高了两倍多。另外,为了快速浏览设计优化参数,LMS公司在LMS Virtual.Lab Motion第七版中集成了NOESIS优化技术,减少了手工设置设计参数的麻烦,如图3所示。


    图3 集成了NOESIS优化技术

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