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行業(yè)解決方案之 — Simcenter 3D發(fā)動機行業(yè)解決方案

2018-12-29 21:55:48·  來源：聯(lián)宏科技 UGITC  
　
作者：汪永財 審校：冒小萍
 
發(fā)動機經歷了蒸汽機、外燃機和內燃機三個發(fā)展階段。不管是蒸汽機、外燃機還是內燃機是一種能夠把其它形式的能轉化為機械能的機器，包括如內燃機（汽油發(fā)動機等）、外燃機（斯特林發(fā)動機、蒸汽機等）、電動機等。按燃燒缸數(shù)可分為L：直列、V：V型排列、其他非主流的汽缸排列方式：W：W型排列H：水平對置發(fā)動機R：轉子發(fā)動機。其結構主要由氣缸體、汽缸套、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。
 
發(fā)動機結構介紹
 
機體是構成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構和各系統(tǒng)的安裝基礎，其內、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。
汽車發(fā)動機結構   摩托車發(fā)動機結構
 
車輛行業(yè)是許多發(fā)達國家的支柱產業(yè)，作為制造業(yè)的中堅，汽車工業(yè)一直是CAE應用的先鋒，而發(fā)動機是各種車輛的動力來源，是它們的“心臟”，車輛發(fā)動機性能的優(yōu)劣直接決定了車輛的運行狀況和使用壽命等。CAE技術的應用，有效地推動了車輛發(fā)動機的研究的進展。
 
在汽車、摩托車行業(yè)的研發(fā)中心，CAE已成為設計鏈中必須的條件，沒有CAE的設計就不能進入下一個技術開發(fā)流程。發(fā)動機設計過程中所涉及到的剛度、強度、疲勞、振動以及噪聲等問題。可成熟的在設計階段解決，這樣就可以大幅度提高設計質量、縮短產品開發(fā)周期，節(jié)省大量開發(fā)費用。
 
發(fā)動機行業(yè)CAE運用
 
的現(xiàn)狀分析與仿真需求
 
發(fā)動機行業(yè)CAE現(xiàn)狀分析
 
車輛發(fā)動機行業(yè)目前CAE運用分析還是非常成熟的。很多發(fā)動機企業(yè)有完整的產品開發(fā)制造流程、設計、仿真分析規(guī)范及分析標準。因為他們有著專來的研發(fā)團隊。但對于一些發(fā)動機零配件制造企業(yè)來說還沒具備專業(yè)的仿真技術能力。不管是專業(yè)的技術研發(fā)中心還是專業(yè)的技術部門在現(xiàn)企業(yè)的設計、仿真分析過程中，還是存在一些問題：
 
---無產品設計仿真能力
一些專做發(fā)動機零部件的企業(yè)及國外出口配套的企業(yè)根本就沒有設計能力，更加談不上發(fā)動機整體性能仿真及零部件分析的能力。
---數(shù)字化設計開發(fā)流程不完善
企業(yè)有仿真分析能力，但在產品設計過程中的仿真分析還不夠完善，沒有形成詳細的設計、仿真流程和體系。沒有形成一個完整的分析方法及判定標準及沒有建立分析數(shù)據(jù)庫。
---CAE分析平臺過多
有CAE仿真平臺，但各工程師都在各自為戰(zhàn)，運用各人較熟悉的分析軟件，所以相關分析軟件平臺多而雜，這樣各平臺軟件之間數(shù)據(jù)的連接性和格式通用性較差。
---分析類型不全面
在分析過程中只考慮一些表面上的問題，如發(fā)動機各零件的結構強度、剛度等。，而沒考慮整個機體的性能分析如振動舒適性、疲勞、噪聲等的性能要求，而這些也是市場抱怨的焦點問題。
 
車輛發(fā)動機CAE仿真需求
 
滿足發(fā)動機各系統(tǒng)各零部件產品的靜強度分析(線性和非線性）、模態(tài)分析、穩(wěn)定性分析、瞬態(tài)分析仿真等結構強度分析能力
滿足發(fā)動機整體的剛度要求，滿足整車舒適度性能要求
滿足設計、分析適應PLM管理要求，滿足CAD/CAE協(xié)同仿真及分析結果管理要求
滿足多專業(yè)應用、多學科高度集成的同一數(shù)字化平臺仿真軟件(動力學仿真、疲勞分析、及碰撞分析等)
 
聯(lián)宏科技 Simcenter 3D
 
數(shù)字化仿真解決方案
 
聯(lián)宏科技基于西門子工業(yè)軟件，針對車輛發(fā)動機及其它零部件性能分析有著專業(yè)的Simcenter 3D數(shù)字化仿真解決方案。它集成多種解決方案的功能，并可覆蓋廣泛的仿真學科與行業(yè)應用。Simcenter 3D將仿真和物理測試與智能報告和數(shù)據(jù)分析技術相結合，以幫助用戶創(chuàng)建更準確地預測產品開發(fā)過程中各階段的產品性能。
 
---幾何清理
Simcenter 3D 是一體化分析平臺，所以在前處理網格時可快速的清理小的特征，如：小孔、小倒角、小尖角等。因為這些都可影響后續(xù)網格的質量從而直接輸出錯誤的計算結果。所以在Simcenter 3D中有專業(yè)的幾何清理工具，它可快速并自動化來處理這種結構小特征問題。
 
---網格劃分
基于NX工具Simcenter 3D有著強大的網格劃分功能?？稍诙虝r間內完成結構殼體及四面體網格，并且 “迭代網格網分析方法”為生成高質量的結構網格及流體網格提供保障。
---發(fā)動機缸體、曲軸剛度、強度及動力學分析
發(fā)動機曲軸、連桿強度分析中涉及各零件之間的相互作用，存在復雜的接觸問題。傳統(tǒng)的解決方法是大量簡化分析模型，采用理論計算值為載荷邊界并與仿真結合計算，但這樣會存在很大的誤差。
在Simcenter 3D中可以在非線性功能中進行整體建模、各部件之間采用接觸等來模似真實的連接模塊。Simcenter 3D高級非線性分析模塊能夠求解大多數(shù)的線性及非線性問題，包括結構靜態(tài)、動態(tài)、熱和響應等。對于通常一起發(fā)生作用的多個幾何、材料和接觸非線性問題，Simcenter 3D都可做相應的計算。
---發(fā)動機溫度場分析
發(fā)動機一般位于散熱器后的一個半封閉的艙內，而摩托車發(fā)動機除了水冷外還是風冷系統(tǒng)各部件之間的分部空間較小，這樣就會造成發(fā)動機系統(tǒng)的散熱困難，較高的溫度會影響發(fā)動機的性能及靠近熱源的其它部件。Simcenter 3D 是一套從CAE前后處理到最終報告的一體化方案，包括產品的設計修改、網格劃分、邊界處理及計算的專業(yè)軟件和詳細流程。
---發(fā)動機冷卻系分析
發(fā)動機流場分析屬于空氣動力學分析的內容，主要分析發(fā)動機的冷卻問題并提供優(yōu)化方案。Simcenter 3D提供了全面的分的方案，如發(fā)動機機體溫度場分析及機體冷卻分析。
運用Simcenter 3D好處和優(yōu)勢
基于一個統(tǒng)一平臺，用一個模型推動整個流程，一個完整的前處理和后處理環(huán)境
Simcenter 3D中的同步建模技術幫助用戶減少了在模型簡化和幾何編輯上花費的時間
提高設計、分析、制造和自動化能力，最大限度地設計效率
行業(yè)的引領者，將設計規(guī)劃與仿真分析緊密結合
準確預測產品性能
面向復雜產品的智能全面的仿真模型
專業(yè)領域的高端解決方案
多學科仿真和優(yōu)化

關于聯(lián)宏科技
上海聯(lián)宏創(chuàng)能信息科技有限公司（以下簡稱聯(lián)宏科技）是在西門子工業(yè)軟件公司支持下成立的，旨在為中國國內重點用戶提供西門子工業(yè)軟件公司全線產品的專業(yè)授權分銷和深度應用服務技術支持。主要為汽車、航空航天、通用機械、電子等機械制造業(yè)領域的用戶提供包括軟件產品以及技術服務在內的完整數(shù)字化產品工程解決方案。 
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