解决方案优势
客户对产品疲劳耐久性能的要求越来越高,企业同时还要面对减重、增效的压力。
减重往往会降低产品的强度和可靠性,使产品变得不耐用,甚至导致客户的抱怨。
那么怎样才能在研发周期越来越短的情况下,还能充分平衡产品的各项性能指标,并确保产品的疲劳耐久性能可以满足设计使用要求呢?
将坚固可靠的数采硬件,与功能强大的分析软件相结合,Simcenter 试验平台将帮助您对整个疲劳耐久试验的流程进行优化。
从通道设置,到数据的采集和验证,从信号的深入分析,到最终的试验报告,Simcenter 试验系统注重每一细节,兼顾精度与效率。
Simcenter™ 是西门子 Xcelerator 业务平台的一部分,包括软件、硬件和技术服务。
应用 Simcenter 试验系统
优化疲劳耐久试验流程
行业应用
Simcenter 疲劳耐久试验能力
道路载荷数据的采集
坚固的数据采集硬件
载荷及疲劳分析
疲劳加速试验
优化试验计划
试验室台架试验
疲劳耐久性能仿真
道路载荷数据的采集
挑战
• 为CAE仿真或试验台架提供准确的数据
• 尽快获取高质量数据
• 避免高成本的重复试验
解决方案
• 快速准确的试验设置
• 智能、安全、同步的数据记录
• 现场完成数据验证
• 一次性交付高质量数据
结果
• 试验效率最大化
• 快速准确地完成道路载荷数据的采集
• 充分保证测试的灵活性
• 试验全程安全可靠
汽车整车及零部件的道路载荷谱采集
现场快速完成软硬件配置,高效率进行道路载荷谱的数据采集及现场验证
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从小型试验任务到几百通道的大型测试任务,均可胜任 -
支持各种传感器,包括加速度计、应变片、基于桥路的传感器(力、扭矩、压力等)、电位计、线性可变差动变压器(LVDT)、转速计和热电偶 -
传感器调理,例如电压输入(可选供电)、压电式(ICP)、支持TEDS、惠斯通电桥、直流(DC)或交流(AC)供电选择、支持4-20毫安变送器等类型的传感器 -
数字总线支持:CAN、CAN-FD、OBD2和FlexRay协议,可以获取原始总线及解码信号 -
通过嵌入式芯片完成全球导航卫星系统(GNSS)数据的同步采集,同步实现视频数据(专用的Sony摄像头),以及车轮六分力信号(Kistler KiRoad Performance)的同步采集 -
快速高效地完成各类传感器信号的验证 -
既可以使用Simcenter Testlab软件,将数据记录到计算机上,也可以完全自主采集,将数据直接存储于Simcenter SCADAS Recorder内的闪存卡。同时,通过安装于安卓平板电脑上的Simcenter Testlab Control App,无线连接至数采,实现远程控制和信号在线监测 -
在线和离线数据验证工具,方便现场或采集完成后,进行数据的检查和确认 -
支持基于任何通道(包括虚拟通道及逻辑判断)的启停触发
重卡及大巴的道路载荷谱采集
通过基于Web的内嵌式应用软件,进行软硬件配置,实现灵活的坚固式数据采集
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从小型试验任务到500+通道的大型测试任务,均可胜任
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支持各种传感器:加速度计、应变片、基于桥的传感器(力、扭矩、压力)、电位计、LVDT、转速计和热电偶
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传感器调理,例如电压(可选供电)、ICP、惠斯通电桥、脉冲计数器、直流(DC)或交流(AC)供电、4-20毫安变送器等类型的传感器
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可以通过任何设备(电脑、平板电脑、手机),基于各种操作系统(Windows、Android、iOS),以有线或无线(Wi-Fi或蜂窝网络)的方式,灵活访问数采系统
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数字总线支持:CAN、CAN-FD、J1939和OBD2协议,可以获取原始总线及解码信号
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通过嵌入式芯片完成全球导航卫星系统(GNSS)数据的同步采集,同步实现视频数据的采集(USB摄像头)
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支持多用户从多个终端设备,同步并行访问测试系统,快速完成设置验证、传感器校准、测试及数据验证
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稳定的不间断电源(UPS)及缓冲机制,确保大通道、多物理量试验的可靠性
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数采设备可在各种温湿度环境下(-40℃~+65℃或-40℉~+149℉),各种冲击和振动水平下,稳定运行
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通过基于Web的内嵌式应用软件,可以轻松快速地完成从系统配置、数据获取,到可视化分析、试验数据上传等一系列工作
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可根据试验需要,灵活选择集中式或分布式布局(单一电缆级联,连接距离长达50米)
坚固的数据采集系统
即使在最恶劣的环境中,西门子数采硬件也能够快速而经济地完成试验。农业、建筑和矿业设备的真实载荷数据,对于产品的虚拟仿真和物理性能验证至关重要。西门子坚固式数据采集系统可以在任何时间、任何地点快速完成部署,精确地完成多种物理量信号的测试。
挑战
• 恶劣环境和严苛的试验条件
• 自始至终不断优化操作流程,快速完成试验
• 远程监控试验现场
• 具备灵活的多通道扩展能力
• 同时完成多个领域的多种物理量信号的采集,如应变、噪声、振动、温度、脉动压力等等
解决方案
• 坚固型数据采集系统,可以在极端恶劣环境中使用
• 极大的灵活性,以适应不同的测试需求
• 确保高性能、高精度
• 异常灵活的连接方式,大大简化了数据采集的控制。从任何地点、通过任何终端,均可访问设备
结果
• 即使面对最严苛的环境条件和试验要求,仍能够经济而快速地完成试验任务
• 随时随地的精确获取多种物理量数据
• 实现数采设备的远程访问和监控
大通道、坚固式数据采集系统
通过基于Web的内嵌式应用软件,进行软硬件配置,实现灵活的坚固式数据采集
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从小型试验任务到500+通道的大型测试任务,均可胜任
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支持各种传感器:加速度计、应变片、基于桥的传感器(力、扭矩、压力)、电位计、LVDT、转速计和热电偶
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传感器调理,例如电压(可选供电)、ICP、惠斯通电桥、脉冲计数器、直流(DC)或交流(AC)供电、4-20毫安变送器等类型的传感器
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可以通过任何设备(电脑、平板电脑、手机),基于各种操作系统(Windows、Android、iOS),以有线或无线(Wi-Fi或蜂窝网络)的方式,灵活访问数采系统
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数字总线支持:CAN、CAN-FD、J1939和OBD2协议,可以获取原始总线及解码信号
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通过嵌入式芯片完成全球导航卫星系统(GNSS)数据的同步采集,同步实现视频数据的采集(USB摄像头)
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支持多用户从多个终端设备,同步并行访问测试系统,快速完成设置验证、传感器校准、测试及数据验证
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稳定的不间断电源(UPS)及缓冲机制,确保大通道、多物理量试验的可靠性
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数采设备可在各种温湿度环境下(-40℃~+65℃或-40℉~+149℉),各种冲击和振动水平下,稳定运行
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通过基于Web的内嵌式应用软件,可以轻松快速地完成从系统配置、数据获取,到可视化分析、试验数据上传等一系列工作
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可根据试验需要,灵活选择集中式或分布式布局(单一电缆级联,连接距离长达50米)
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支持通过4G/5G网络,远程连接访问Simcenter SCADAS RS设备,进行通道设置、传感器验证及校准等操作
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远程实现数据的上传和下载
用于多物理量测试的坚固式数据采集系统
通过基于Web的内嵌式应用软件,进行软硬件配置,实现灵活的坚固式数据采集
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从小型试验任务到500+通道的大型测试任务,均可胜任
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支持各种传感器:加速度计、应变片、基于桥的传感器(力、扭矩、压力)、电位计、LVDT、转速计和热电偶
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传感器调理,例如电压(可选供电)、ICP、惠斯通电桥、脉冲计数器、直流(DC)或交流(AC)供电、4-20毫安变送器等类型的传感器
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可以通过任何设备(电脑、平板电脑、手机),基于各种操作系统(Windows、Android、iOS),以有线或无线(Wi-Fi或蜂窝网络)的方式,灵活访问数采系统
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数字总线支持:CAN、CAN-FD、J1939和OBD2协议,可以获取原始总线及解码信号
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通过嵌入式芯片完成全球导航卫星系统(GNSS)数据的同步采集,同步实现视频数据的采集(USB摄像头)
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支持多用户从多个终端设备,同步并行访问测试系统,快速完成设置验证、传感器校准、测试及数据验证
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稳定的不间断电源(UPS)及缓冲机制,确保大通道、多物理量试验的可靠性
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数采设备可在各种温湿度环境下(-40℃~+65℃或-40℉~+149℉),各种冲击和振动水平下,稳定运行
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通过基于Web的内嵌式应用软件,可以轻松快速地完成从系统配置、数据获取,到可视化分析、试验数据上传等一系列工作
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可根据试验需要,灵活选择集中式或分布式布局(单一电缆级联,连接距离长达50米)
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支持通过4G/5G网络,远程连接访问Simcenter SCADAS RS设备,进行通道设置、传感器验证及校准等操作
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远程实现数据的上传和下载
载荷和疲劳分析
在产品的耐久性设计中,为了能够快速处理载荷数据,缩短雨流计数等疲劳数据分析工作所需的时间,西门子提供了载荷及疲劳分析的全套解决方案。即时可视化的数据分析软件,集成了各种分析功能,帮助用户交互式、自动化、高效地完成数据处理,并最终生成试验报告。
挑战
• 设定准确的耐久性能设计目标
• 从载荷数据中挖掘更多信息
• 优化耐久性能研发流程
解决方案
• Simcenter Testlab 载荷和疲劳分析软件提供了丰富的分析方法
• 在 Simcenter 统一平台下,完成疲劳数据的采集、分析,以及仿真建模等所有工作
• 采用准确而适当的数据分析方法,大大节省分析和计算时间
• 对被测结构进行准确的数据分析,更好地理解载荷数据包含的疲劳信息
• 简化试验和分析流程,增强数据的可信度
结果
• 得到精确有价值的分析结果,优化下一代产品的耐久性能
• 通过标准化的分析流程和试验报告,确保数据的一致性和结果质量
• 对海量数据进行自动化批处理,比传统软件的分析速度快50%
• 软件方便易用,初学者或非专业用户都能快速学习掌握,可以大大提高团队效率
载荷数据分析
包含各种计数和频谱分析功能,流程式完成道路载荷数据的分析
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基于各种分析方法,直观地创建和修改数据分析流程
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自动存储分析参数,保证数据的可追溯性
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通过数据透视表和图形预览功能,轻松组织并可视化多个通道的分析结果
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交互式的原始信号编辑处理,既可以直接基于图形显示界面进行操作,也可以将其嵌入到分析流程中进行,快速完成异常信号的排查和数据验证
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分析方法包括:雨流、范围对、旋转矩阵直方图、伪损伤、水平穿越、峰计数I和III、水平计数、频谱分析,以及功率谱密度(PSD)分析
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基于模板的Microsoft Office报告,自动批量生成多通道、多工况分析结果的活动图片
试验疲劳分析
基于应力-寿命或应变-寿命方法进行疲劳分析
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基于各种分析方法,直观地创建和修改数据分析流程
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通过数据透视表和图形预览功能,轻松组织并可视化多个通道的分析结果
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使用应力-寿命法和应变-寿命法,根据给定的载荷历程、材料属性、应力集中系数及应变时间历程,对产品的疲劳寿命进行预测
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可扩展的S-N曲线和材料数据库
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自动存储分析参数,方便数据的溯源
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基于模板的Microsoft Office报告,自动批量生成多通道、多工况分析结果的活动图片
疲劳加速试验
用最少时间和成本,在台架上完成产品耐久性能的验证。疲劳加速试验软件能帮助您基于损伤等效原则,制定出周期更短的试验计划,既能适用于单轴,也适用于多轴疲劳试验台。
挑战
• 台架试验时间长,成本高
• 存在过试验或欠试验的风险
解决方案
• 从长时间载荷历程中删除无损历程
• 创建等效损伤的恒幅试验
• 用户可以自定义幅值、均值和重复次数
结果
• 在确保损伤相同的条件下,缩短试验所需的载荷时间历程
• 用于加速完成产品耐久性能的台架验证试验,或更快完成疲劳寿命的仿真预测
任务综合
使用疲劳损伤理论创建载荷试验谱,并直接导出为振动台随机或正弦试验的控制谱。
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最大响应谱(MRS)、疲劳损伤谱(FDS)和冲击响应谱(SRS)的计算
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根据载荷试验数据,定义出随机或正弦扫频振动试验的等效损伤试验谱
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支持标准:GAM EG-13、MIL-STD 810G和NATO AECTP 200
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基于模板的Microsoft Office报告,自动批量生成多通道、多工况分析结果的活动图片
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友好的图形用户界面(GUI)
疲劳加速试验
创建损伤等效的加速试验计划
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通过雨流投影(RP)过滤掉单轴或多轴方向无损的时间历程
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创建出加速的且损伤等效的循环或恒幅试验计划
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自动计算滤波器,以确保用户自定义的阈值
优化试验计划
将产品真实的使用情况映射到试验场耐久试验,基于客户关联的载荷目标,定义出产品的试验计划。模拟目标市场路谱特性,给出对应试验场道路试验的最佳组合。
挑战
• 需要避免试验场道路数据,与实际耐久性能要求之间的映射误差
• 复制扩展目标市场的道路载荷信息时,要尽量降低试验成本
解决方案
• 提供与客户实际使用情况匹配的最佳试验道路组合
结果
• 提供与实际路试损伤相同的试验道路组合,同时大大缩短试验周期
• 可用于整车及零部件试验
• 提高了试验场和试验台架之间数据的相关性
优化试验计划
基于客户关联的载荷目标,定义试验场道路的试验计划。
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适用于单轴和多轴雨流矩阵和旋转扭矩直方图
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允许在优化中参考其他PSD
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根据总试验时间和全局/部分伪损伤进行设计优化
试验室台架试验
现场总线技术是当前测试领域的一大趋势。基于实时的现场总线技术,可以将采集的数据实时共享给试验台架。目前,EtherCAT 总线已成为了该领域的行业标准。借助 64 通道的 EtherCAT 输出模块( ESO64 )和Simcenter SCADAS RS EtherCAT 单元,所有 Simcenter硬件均可实现与试验台架控制器的实时连接,以便在试验室中快速实现产品疲劳载荷特性的复现回放。
挑战
• 从路试现场转换到台架试验,需要对车辆重新进行试验布置
解决方案
• 通过Simcenter SCADAS RS EtherCAT单元,或SCADAS SCM/LAB ESO64模块,与试验台架控制器建立实时连接
结果
• 无需重新布置传感器,最大化试验生产力
使用 Simcenter SCADAS RS进行试验室耐久性试验
通过Simcenter SCADAS RS EtherCAT单元,与试验台架建立实时连接
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即插即用,设置简单
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每个EtherCAT单元最多可支持96个通道
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将信号传输至EtherCAT总线
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实时端到端延迟小于100μs
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实时总线采样速率高达10kHz
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通过CANopen接口完成设置传输
使用 Simcenter SCADAS Mobile进行试验室耐久性试验
通过Simcenter SCADAS Mobile ESO64模块,与试验台架建立实时连接
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自由选择将哪些通道信号,输出至EtherCAT总线上
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每个ESO64模块最多支持64个通道
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实时端到端延迟为300μs
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实时总线采样速率高达10kHz
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支持CANopen智能通道名称
贝思科尔(BasiCAE),专注于为国内高科技电子、半导体、通信等行业提供先进的电子设计自动化(EDA)、工程仿真分析(CAE)、半导体器件热阻(Rth)及功率循环(Power Cycling)热可靠性测试,以及研发数据信息化管理的解决方案和产品服务。