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基于Simcenter 3D Motion和Heeds的懸架參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

2020-04-03 18:48:43·  來源：Simcenter 數(shù)字孿生在線  作者：彭文華  
　
1 Simcenter 3D Motion四分之一懸架系統(tǒng)建模導(dǎo)入四分之一懸架CAD裝配數(shù)模，如下圖所示。根據(jù)運動關(guān)系建立四分之一懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型，在此不詳細闡述Motion建模
1 Simcenter 3D Motion四分之一懸架系統(tǒng)建模
導(dǎo)入 四分之一懸架CAD裝配數(shù)模，如下圖所示。
 
根據(jù)運動關(guān)系建立四分之一懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型，在此不詳細闡述Motion建模過程。 得到的四分之一懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型如下圖所示。
 
2 轉(zhuǎn)向仿真分析
 
創(chuàng)建轉(zhuǎn)向仿真分析工況命名為steering。轉(zhuǎn)向工況驅(qū)動施加在轉(zhuǎn)向齒條和大地之間的移動副上，驅(qū)動函數(shù)設(shè)置如下圖所示。
Steeringfunction = (-19* cos (time/5*pi) + 19)mm
 
仿真結(jié)果動畫如下：
 
 
  
設(shè)置車輪外傾角結(jié)果輸出，選擇輪心坐標系，如下圖所示。
 
外傾角結(jié)果曲線如下圖所示：
 
最后保存模型Sim文件。導(dǎo)出MDF模型文件。File—ExportMotion—Mechanism，如下圖所示。
 
  
3 Heeds建模與優(yōu)化分析
3.1 基于Simcenter 3D Motion的Heeds優(yōu)化建模的軟件配置
 
Step1 配置安裝包：
安裝Heeds2019.1;
安裝Simcenter 3D Motion solver；
Step2 配置環(huán)境變量：
HEEDS_PYTHON_PATH=%Install_Heeds%\MDO\Ver2019.1\Python27
HEEDS_SIMCENTER3D_MRRCMD=%install_motion%\Simcenter_3D_2019.2_solvers\MotionSolver\MotionResultsReader.exe
HEEDS_SIMCENTER3DMOTION_CMD=%install_motion%\Simcenter_3D_2019.2_solvers\MotionSolver\Mdf.exe
HEEDS_SIMCENTER3DMOTION_PATH=%install_motion%\Simcenter_3D_2019.2_solvers\MotionSolver
Step3 軟件設(shè)置
 
File—Options—Simcenter 3D Motion—solver install
“%install_motion%\Simcenter_3D_2019.2_solvers\MotionSolver\Mdf.exe”。也可以通過查找的方式關(guān)聯(lián)。
注意command options:
-msolvecmd "C:/ProgramFiles/Siemens/Simcenter_3D_2019.2_solvers/MotionSolver/mdf.exe" -solve
或者-msolvecmd %HEEDS_SIMCENTER3DMOTION_CMD% -solve
3.2 Heeds模型建立
新建Heeds模型，設(shè)置Simcenter 3D Motion接口。
 
設(shè)置輸入文件，選擇之前導(dǎo)出的MDF模型文件suspension.mdef。
設(shè)置輸出文件，選擇之前計算得到的結(jié)果文件suspension-Steering.mres。如下圖所示。
 
變量設(shè)置，考慮懸架硬點參數(shù)變化，同時考慮硬點變化引起的部件質(zhì)心的變化，如圖所示。
 
 
變量與模型參數(shù)關(guān)聯(lián)，如圖所示。
 
響應(yīng)設(shè)置，響應(yīng)包括外傾角，外傾角最大值，外傾角最小值，外傾角變化量等，如圖所示。
 
響應(yīng)與模型參數(shù)關(guān)聯(lián)，如圖所示。
 
新建優(yōu)化分析，設(shè)置約束條件外傾角的最大值和最小值邊界以及優(yōu)化目標設(shè)定為外傾角變化量最小，如圖所示。
 
 
3.3 優(yōu)化仿真分析
與外傾角變化量最小為優(yōu)化目標，選擇Sherpa優(yōu)化算法進行仿真分析。 Best designs 結(jié)果如下 圖所示。
 
從優(yōu)化結(jié)果可以看出，外傾角的最大值和最小值以及外傾角變化量結(jié)果都非常好。
4 結(jié)論
（1）通過Simcenter 3D Motion可以快速創(chuàng)建懸架動力學(xué)模型，并進行懸架的K&C仿真分析。
（2）利用Heeds基于Simcenter 3D Motion的優(yōu)化接口可以方便地進行懸架K&C參數(shù)優(yōu)化分析，從而得到最優(yōu)的懸架K&C結(jié)果。
 
 
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