LMS Virtual.Lab Motion悬架模块为车辆悬架建模提供专门易用的界面。该界面可指导用户整个悬架建模和分析过程,从硬点位置输入和零件及连接定义一直到应用于虚拟振动台架测试的专用后处理功能。用户可以以一个预定义的悬架模板为初始模型进行建模,可大幅提高效率。
LMS Virtual.Lab中的IPG-DRIVER增加了多体车辆仿真中人的因素,在极端真实的环境下对车辆动态性能测试进行闭环机动仿真。由德国IPG Automotive公司开发了15年以上的IPG-DRIVER是工业标准驾驶员模型,无缝集成在LMS Virtual.Lab Motion中。用户可以选择所需路径和速度及驱动方式,由IPG-DRIVER计算油门、刹车、离合器踏板位置、变速箱位置及方向盘输入。
LMS Virtual.Lab Motion车辆建模模块向底盘和悬架分析师提供专业易用的界面进行车辆建模,可进行操纵和转向、乘用舒适型,路面噪音和耐久性分析等。该模块允许用户进行模块化汽车装配,所用子系统包括悬架系统、转向系统、制动系统、动力和传动系统等。
车辆仿真包括对汽车标准化活动的多重运算。包括ISO机动在内的预定义车辆运行活动库可以通过任意用户定义的活动过程进行扩充。虚拟汽车有两种驱动方式,一种是运动学驱动(开环控制),另一种是由LMS Virtual.Lab Motion内置的控制算法控制,在确定的路径上运动(闭环)。此外,IPG驾驶员模型引入复杂的驾驶员-汽车交互作用,使动力学汽车模型中包含了人的作用。
为了将动力分析的结果作为下游耐久性和舒适性分析的输入,在LMS Virtual.Lab 耐久性和LMS Virtual.Lab振动与噪声模块中进行分析,关键的一步是对轮胎和路面进行精确建模。LMS Virtual.Lab多体动力学提供一系列专用轮胎模型,其特殊应用范围从低频(<10Hz)基本操纵和转向分析一直到高频(<100Hz)复杂的舒适性和耐久性分析。LMS Virtual.Lab 的TNO MF 轮胎基于著名的魔术方程(Magic Formula)经验模型,而LMS Virtual.Lab 的TNO MF Swift 和LMS CD Tire都基于物理模型。TNO MF轮胎为概念性研究和操纵仿真提供精确的可升级的轮胎模型;TNO MF Swift最适用于乘用性能分析。LMS CD Tire用在舒适性和耐久性研究中,提供可进行升级的2D, 2.5D和3D方法,准确跟踪高达80Hz的轮胎振动。除了这些特殊的轮胎模型以外,软件还提供简化版的轮胎模型,用于轮胎性能在整个设计中并不重要的车辆建模。LMS Virtual.Lab多体动力学模块提供的路面建模方法也允许对路面模型进行升级,从2D平滑路面一直到数字化试车跑道解决方案,允许对任何用于计算和模型显示的试验场进行数字化重建。
起落架系统专用仿真解决方案允许研发小组建立能够可靠地进行真实性能仿真的飞机起落架详细模型。小组成员可以很快获取多种设计方案,在原型生产之前实现飞机更优化设计。LMS Virtual.Lab起落架模块是在与多个飞机和起落架生产商的密切合作过程中发展出来的,可以应对起落架工程中的挑战并预测如着陆、滑行、起飞等典型飞机运动中总的系统载荷。
LMS Virtual.Lab起落架可以让小组成员对起落架动力学性能以及可靠性、稳定性和安全性等全部工作特性进行详细而深入的观察。在飞机降落、起飞和滑行机动时,起落架装配体必须能吸收大量能量而不产生超出动态载荷极限值的反作用力。动力学运动仿真可以同时采用刚体和柔性体模型,帮助工程师调整起落架设计以达到目标动力学性能。LMS Virtual.Lab起落架也可以对新的设计系统进行极端工况或破坏载荷下的响应估算,这方面的物理实验往往是极为危险或成本极高的。
该模块的应用界面是在利用VBA脚本功能在Virtual.Lab多体动力学顶层开发出来的,可以根据其它类似的用户需要进行客户定制和重新生成。
LMS Virtual.Lab Motion标准发动机模块将各种工具及特征进行组合,在一个用户友好界面(Powertrain Dynamic Simulator界面)内建立细节化的发动机仿真模型。此专门工具简单易操作,用户可以在功能丰富的通用环境中建立和编辑模型,其中包括所有必要模块,包括曲柄连杆体系、配气机构、螺旋弹簧、凸轮曲线生成器、凸轮接触、流速计、燃烧、液压间隙调节器等等。
用户可使用活塞润滑模块分析液膜中同轴和不同轴活塞性能,预测活塞和气缸壁之间的作用力,并施加到各移动件上。非线性压力分布以及作用在活塞和气缸上的力可通过油膜方程预测,压力分布则由间隙及其对时间的导数以及滑油粘度的函数确定。此建模方法更为详细,可提高发动机仿真和系统级载荷计算的准确性。
用户可通过液力轴承模块分析同轴和不同轴的液力润滑油膜经向轴承的性能,一般用于发动机曲柄上的经向轴承,曲柄销或活塞销等。此模块可以预测轴承内高度非线性的油膜压力分布,通过确定合适的力和力矩将结构振动与周围结构连接起来。提供两种算法:阻抗分析算法和基于有限元的算法。
同液力轴承一样,流体弹性动力轴承模块允许用户对同轴和不同轴的液体动压油膜轴承的性能进行分析,一般应用于发动机曲柄的的经向轴承,如主轴颈、曲柄销、活塞销等。流体弹性动力轴承模块可求解轴承内高度非线性分布的油膜压力,并计算将结构振动和周围结构连接起来的适宜力和力矩。
LMS Virtual.Lab Motion链和带应用模块用于快速建立详细的链带仿真模型。PDS(Powertrain Dynamic Simulator)界面可用于建立离散的皮带轮或链轮模型,以便通过LMS Virtual.Lab Motion多体动力学分析软件进行进一步的分析。同步带模块可建立单级或多级带驱动系统仿真模型,附件驱动模块可建立离散皮带轮系统模型,包括Goodyear Poly- V®汽车配件带等。链模块可建立使用滚子链连接或倒齿形链连接的离散链和链轮仿真模型。由PDS建立的链和带模型可以与配气阀、曲柄及其他能量链子系统模型结合。
LMS Virtual.Lab Motion履带车辆模块通过便捷的界面来简化复杂多零件的轨道建模。轨道材料可以是橡胶、人造橡胶带或离散的金属连接。用户界面集中了定义轨道几何、质量属性、刚度、阻尼等参数的简明信息,可通过适宜的刚度、阻尼和初始条件建立多体,所有必需的接触力特征也会自动创建。需要研究复杂动态轨道系统与地面和车辆交互作用的客户会得益于此模块极为强大的功能和用途。
LMS Virtual.Lab Motion提供了丰富的轮胎模型,包括标准轮胎、TNO轮胎、进行乘用车、摩托车、卡车、商用卡车及飞行器起落装置动态仿真提供精确的整车操稳性、舒适性和耐久性分析。
LMS Virtual.Lab Motion柔性体结构考虑了运动中元件的变形和模态激励,提高了多体模型的准确性。该方法将多体仿真技术和有限元分析结果(Craig-Bampton模态)或模态试验测量得到的模态结合起来。软件提供多种通用求解器的有限元分析界面,如Nastran,Ansys,Abaqus,Permas和I-deas等,用户可以直接将求解模态导入。包括应力分析的最终结果可以通过动画进行显示。
LMS Virtual.Lab Motion柔性体模块,能够提供更为复杂的柔性结构建模功能,包括各种前后处理结构分析功能,并能调用Nastran和Ansys有限元求解器。如果用户有LMS Virtual.Lab零件结构分析选项或是CATIA V5 GPS功能,可以用Craig-Bampton模态自动生成柔性体,自动将稳定杆等大型复杂柔性网格划分为子结构,并用柔性体进行接触力建模(也称为柔性接触)。对于汽车稳定杆等长的可变形零件,新方法采用组合梁的方式计算结构非线性大变形,同时又提高了传统柔性体分析速度。
在Virtual.Lab Motion中支持设计空间探索模块,采用试验设计的方法在设计空间中定义一组更优实验,使用户以最小的成本获得精确的结果和尽可能多的信息。实验设计通常与响应面建模结合。响应面建模构造的连续面通过实验设计中获得的离散数据点,用户可以更深入的了解设计变量对某一特定结果的影响。
LMS Virtual.Lab多重处理批求解器可以使用户远程控制多个LMS Virtual.Lab Motion多体动力学分析。用这种方法可以使系统CPU发挥更大功能,通过license在不同机器上运行多个分析过程,或使多个分析任务在一台机器上按顺序处理。此外,用户可以监控所有已提交的批处理任务过程。
LMS Virtual.Lab Motion并行求解通过使用不同的并行处理器提高效率并节省运算时间。此功能将各种求解任务分配到不同处理器上,从而减少了计算时间。当处理履带车辆或链和传送带等以模块形式构建的相对大的仿真模型时,此项功能显得特别有用。
为实现对机电系统进行快速高效动态仿真,LMS Virtual.Lab Motion系统和控制模块内嵌有完整的控制和液压建模元件库。控制和液压元件库可以通过LMS Virtual.Lab界面直接获取,并连接到机械系统中完成整个闭环机电系统仿真。在车辆分析研究中,用户还可以通过选择操作点和简化从动件路径的方法把非线性机械系统线性化。
在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,既在CAD原型确定前,即可对产品设计进行功能属性预测。开发工程师不必再在象以往一样在不同的分析工具间切换,节省了大量的数据格式转换的时间和精力。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 Motion的机电一体化界面支持机电系统设计,通过LMS Imagine.Lab和第三方软件包(如Matlab/Simulink、DSH Plus和MSC.Easy 5等)联合进行仿真。LMS Virtual.Lab Motion同时采用耦合计算方法和多物理控制的制动器系统方程对机械系统进行求解。结果可以在LMS Virtual.Lab Motion(包括三维动画)和控制软件工具中分别得到。
LMS Virutal.Lab Motion很好地为现今多体动力学仿真中所面对的诸如刚柔混合问题,参数化、流程化设计,多学科系统级仿真、如何利用试验数据进行仿真模型验证提供了专业的解决方案,特别是利用试验数据验证有限元模型,与复杂机电、液压控制设计系统的融合,多学科系统级仿真,满足了更真实、更系统、更精准的现实需求,代表了多体动力学仿真技术的发展趋势。