裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)

LMS裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)目錄1.需求背景及必要性 31.1需求背景 31.1.1需求來(lái)源 31.1.2工藝安排 31.1.3條件現(xiàn)狀 31.2需求必要性 31.2.1仿真平臺(tái)任務(wù) 52.設(shè)備主要組成功能 102.1設(shè)備主要構(gòu)成簡(jiǎn)介 102.2.1LMS軟件平臺(tái)整體架構(gòu) 112.2.2平臺(tái)在產(chǎn)品開發(fā)各階段的功能 142.3主要工作原理及功能參數(shù) 152.3.1液壓傳動(dòng)與控制 152.3.2自動(dòng)變速箱與動(dòng)力總成開發(fā) 192.3.3系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析 252.3.4疲勞耐久性分析 312.3.5振動(dòng)噪聲分析 342.3.6與試驗(yàn)的集成及混合仿真 362.3.7多學(xué)科協(xié)調(diào)仿真和優(yōu)化 392.3.8軟件配置方案 433.附錄LMS仿真分析軟件產(chǎn)品簡(jiǎn)介 453.1一維多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真Imagine.LabAMESim 463.2三維多學(xué)科仿真平臺(tái)Virtual.Lab 501.需求背景及必要性1.1需求背景1.1.1需求來(lái)源1.1.2工藝安排1.1.3條件現(xiàn)狀1.2需求必要性坦克裝甲車作為陸軍突擊兵器出現(xiàn)于第一次世界大戰(zhàn)而成名于第二次世界大戰(zhàn)，并由此確立了其在陸軍中的主導(dǎo)地位。從建國(guó)至今，國(guó)家一直對(duì)新型坦克裝甲車的研制給予高度重視和大力支持，加大技術(shù)研發(fā)力度、自主創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)跨越式發(fā)展是裝甲車行業(yè)的發(fā)展方向。坦克裝甲車輛系統(tǒng)是技術(shù)高度密集、多學(xué)科交叉的高精尖技術(shù)產(chǎn)品，其產(chǎn)品開發(fā)涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)變速器開發(fā)、動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性匹配、1D-3D聯(lián)合仿真分析坦克在不同道路上的加速、通過(guò)、爬坡能力和換檔過(guò)程、疲勞和振動(dòng)噪聲分析、新材料與新工藝等眾多學(xué)科領(lǐng)域，由于產(chǎn)品技術(shù)高度密集且性能極為復(fù)雜，給功能、可靠性和舒適性等設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。由于坦克裝甲車的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，加上我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，到新中國(guó)成立時(shí)，中國(guó)的坦克工業(yè)仍然為零。很多產(chǎn)品往往只能通過(guò)測(cè)繪和仿制標(biāo)桿產(chǎn)品、逆向工程等方法完成設(shè)計(jì)，通過(guò)樣機(jī)的物理試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品性能，這樣的設(shè)計(jì)流程無(wú)法完全保障產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其結(jié)果必然帶來(lái)加工、制造和維護(hù)成本的高企。在坦克裝甲車傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造流程中，在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)和方案論證后，主要通過(guò)反復(fù)的“設(shè)計(jì)-物理樣機(jī)制造-試驗(yàn)-設(shè)計(jì)改進(jìn)”過(guò)程，通過(guò)產(chǎn)品方案試錯(cuò)改進(jìn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證和改進(jìn)。由于坦克裝甲車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜、技術(shù)高度密集、產(chǎn)品性能受到多重因素的影響，僅通過(guò)試驗(yàn)雖然能夠檢驗(yàn)其性能，但難以找到問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理，也就難以給出合理的改進(jìn)意見和優(yōu)化方案，因此無(wú)法設(shè)計(jì)出高性能的具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的瓶頸和制約主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)多地依賴物理樣機(jī)試驗(yàn)，研發(fā)成本高。由于物理試驗(yàn)主要在設(shè)計(jì)后期階段樣機(jī)下線之后開展，因此一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，改動(dòng)的成本很高，甚至無(wú)法改動(dòng)。因?yàn)楫a(chǎn)品的一個(gè)子系統(tǒng)或部件往往牽涉到很多其他分系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)確定了整體結(jié)構(gòu)布局和其他系統(tǒng)方案，在設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再進(jìn)行改動(dòng)，代價(jià)是很高的；通過(guò)物理試驗(yàn)進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證的方式是“試錯(cuò)法”，最多只能保證設(shè)計(jì)不出錯(cuò)，但難以優(yōu)化產(chǎn)品性能，進(jìn)行全方位的分析；物理試驗(yàn)方式只能驗(yàn)證某一方面的產(chǎn)品性能，而無(wú)法考慮產(chǎn)品各屬性之間的關(guān)聯(lián)；而實(shí)際上產(chǎn)品性能是極為復(fù)雜的，“牽一發(fā)而動(dòng)全身”；物理試驗(yàn)受到場(chǎng)地條件、氣候環(huán)境等眾多因素的制約。如何改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程并實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新？由于坦克裝甲車在動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)疲勞可靠性以及舒適性上均具有極高的要求，而其自身技術(shù)高度密集且動(dòng)力特性極為復(fù)雜，因此需要綜合運(yùn)用各種研究方法。這其中仿真分析和CAE技術(shù)將起到至關(guān)重要的作用，現(xiàn)代CAE軟件的應(yīng)用已經(jīng)成為研究和設(shè)計(jì)新型坦克裝甲車的重要工具。調(diào)研表明，國(guó)外軍工企業(yè)在坦克裝甲車研發(fā)過(guò)程中已普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)即CAE技術(shù)，通過(guò)建立數(shù)字化樣機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的快速評(píng)價(jià)和優(yōu)化，從而在物理樣機(jī)制造之前充分了解并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)缺陷和風(fēng)險(xiǎn)降到最低。國(guó)外坦克裝甲車企業(yè)對(duì)數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)貫穿到產(chǎn)品研發(fā)的各個(gè)階段，CAE技術(shù)從概念設(shè)計(jì)階段即開始介入到研發(fā)流程中，在產(chǎn)品開發(fā)的每個(gè)階段都必須經(jīng)過(guò)CAE數(shù)字樣機(jī)的嚴(yán)格驗(yàn)證和優(yōu)化后，再進(jìn)入到下一階段，其成熟的數(shù)字化樣機(jī)研發(fā)流程不僅體現(xiàn)在貫穿于產(chǎn)品研發(fā)始末，而且建立了各階段嚴(yán)格的建模分析標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了真正的“仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)”。數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得先進(jìn)軍工企業(yè)不僅能夠顯著節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)成本、降低風(fēng)險(xiǎn)，而且由于數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)本身的經(jīng)濟(jì)性和便捷性，給坦克裝甲車開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新注入了活力。在國(guó)外坦克裝甲車研制部門在產(chǎn)品研發(fā)中全面應(yīng)用數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)，不斷提高數(shù)字化樣機(jī)應(yīng)用的成熟度并實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的環(huán)境下，國(guó)內(nèi)某些都能為已經(jīng)意識(shí)到數(shù)字化樣機(jī)和CAE技術(shù)在重工產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新中的關(guān)鍵作用，并開始著手進(jìn)行“數(shù)字化樣機(jī)平臺(tái)”建設(shè)，以期望能夠追趕并縮小與國(guó)外先進(jìn)開發(fā)流程之間的差距。例如北方車輛研究所?；诖?，為提高坦克裝甲車的研究和設(shè)計(jì)手段，進(jìn)一步完善617廠的研發(fā)體系和研發(fā)流程，可基于LMS公司虛擬樣機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品開展“裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)”建設(shè)，以此作為617廠產(chǎn)品新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)和虛擬樣機(jī)建模分析的綜合性研發(fā)平臺(tái)。通過(guò)“裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)”的建設(shè)，能夠形成坦克裝甲車的多學(xué)科協(xié)同仿真環(huán)境，在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，對(duì)坦克裝甲車的關(guān)鍵技術(shù)和核心問(wèn)題開展虛擬樣機(jī)建模和數(shù)值仿真研究，包括動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)型、穩(wěn)定性分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞耐久性分析、振動(dòng)噪聲分析、機(jī)電液一體化分析、多學(xué)科協(xié)同仿真以及多學(xué)科優(yōu)化等，以形成仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的能力?；贚MS產(chǎn)品的“裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)”建設(shè)，將有效促進(jìn)617廠的信息化和數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)能力的形成，提升617廠的坦克裝甲車開發(fā)方法和流程，實(shí)現(xiàn)617廠對(duì)現(xiàn)有裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)能力的提升。1.2.1仿真平臺(tái)任務(wù)坦克裝甲車主要關(guān)注的產(chǎn)品性能包括作業(yè)能力和執(zhí)行能力、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性和平順性、結(jié)構(gòu)可靠性和耐久性、振動(dòng)噪聲與舒適性等。從縱向來(lái)說(shuō)，坦克裝甲車的研制涉及眾多的技術(shù)領(lǐng)域，其中與數(shù)值仿真和CAE密切相關(guān)的核心學(xué)科領(lǐng)域包括結(jié)構(gòu)有限元、多體動(dòng)力學(xué)、疲勞耐久性分析、振動(dòng)與聲學(xué)仿真、氣動(dòng)/液壓等流體傳動(dòng)系統(tǒng)級(jí)仿真、機(jī)電一體化分析、多學(xué)科協(xié)同仿真和多學(xué)科優(yōu)化等。坦克裝甲車的性能與這些學(xué)科之間具有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，例如：在進(jìn)行作業(yè)分析時(shí)，需要將動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型與多體動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合起來(lái)進(jìn)行機(jī)電液一體化仿真；在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性和耐久性分析時(shí)，需要綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)有限元、多體動(dòng)力學(xué)與道路載荷及作業(yè)載荷分析、疲勞分析，甚至包括機(jī)電一體化分析等多種分析方法?？梢哉f(shuō)，坦克裝甲車的每一種性能分析，都需要運(yùn)用多種學(xué)科和分析方法，用下圖來(lái)表示這樣一種關(guān)系：除了仿真分析各學(xué)科之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系之外，在仿真平臺(tái)的外圍還需要解決與CAD系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)以及硬件在環(huán)仿真平臺(tái)之間的集成，因?yàn)樵陂_展數(shù)值仿真過(guò)程中，需要調(diào)用CAD模型信息、來(lái)自于試驗(yàn)的信息等，同時(shí)也可能需要開展仿真與試驗(yàn)的相關(guān)性分析、硬件在環(huán)仿真方面的研究等。此外，仿真平臺(tái)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)能夠貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)階段，并在各學(xué)科和各階段建立建模規(guī)范和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。從上文分析可見，“裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)”的建設(shè)和提升是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，這是由裝甲車輛系統(tǒng)產(chǎn)品自身技術(shù)高度密集的特點(diǎn)所決定的。從裝甲車輛機(jī)械仿真分析的需求、仿真平臺(tái)建設(shè)的總體需求以及當(dāng)前CAE技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，可以總結(jié)出裝甲車輛仿真分析平臺(tái)建設(shè)和提升的核心任務(wù)包括：平臺(tái)應(yīng)能夠涵蓋重型機(jī)械開發(fā)的主要學(xué)科并實(shí)現(xiàn)多學(xué)科協(xié)同仿真裝甲車輛產(chǎn)品開發(fā)和CAE仿真分析涉及有限元、多體動(dòng)力性、疲勞耐久性分析、振動(dòng)與聲學(xué)仿真、機(jī)電一體化分析、流體傳動(dòng)和多領(lǐng)域系統(tǒng)級(jí)仿真等領(lǐng)域，這些學(xué)科之間具有緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在動(dòng)力性、穩(wěn)定性、可靠性與耐久性、舒適性分析中，都需要綜合運(yùn)用不同分析方法。因此，仿真平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)有別于過(guò)去各學(xué)科仿真軟件獨(dú)立分散的方式，而應(yīng)當(dāng)使軟件平臺(tái)化，從而使不同學(xué)科和研究方向的人員能夠充分共享分析環(huán)境、數(shù)據(jù)模型乃至經(jīng)驗(yàn)方法。具體來(lái)說(shuō)，多學(xué)科協(xié)同仿真平臺(tái)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)軟件界面環(huán)境的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)模型的共享和多學(xué)科聯(lián)合仿真，并打通多學(xué)科聯(lián)合仿真中軟件集成的通道的數(shù)據(jù)流，克服不同學(xué)科分析之間數(shù)據(jù)交互和集成的困難，從而消除多學(xué)科協(xié)同仿真和多學(xué)科優(yōu)化的障礙。例如，在進(jìn)行機(jī)電一體化分析中，機(jī)械動(dòng)力性模型與控制系統(tǒng)模型應(yīng)當(dāng)能進(jìn)行整合以形成閉環(huán)。多學(xué)科系統(tǒng)級(jí)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是一方面能夠在一個(gè)平臺(tái)中解決所有問(wèn)題，并且能夠進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同仿真；另一方面能夠避免多學(xué)科分析過(guò)程中復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換，最大限度的避免數(shù)據(jù)和精度損失。通過(guò)多學(xué)科協(xié)同仿真平臺(tái)可以開展裝甲車輛有關(guān)動(dòng)力學(xué)性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性和耐久性、舒適性等方面的數(shù)值分析和虛擬仿真研究，并且在軟件平臺(tái)通用化、平臺(tái)化的同時(shí)，還能夠適應(yīng)和滿足坦克裝甲車的一些具有特殊的行業(yè)應(yīng)用背景的分析需求。仿真平臺(tái)應(yīng)當(dāng)包含和集成以下學(xué)科領(lǐng)域：流體傳動(dòng)控制系統(tǒng)分析自動(dòng)變速箱與動(dòng)力總成開發(fā)有限元多體動(dòng)力學(xué)疲勞耐久性振動(dòng)與聲學(xué)分析機(jī)電液一體化分析平臺(tái)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的多學(xué)科優(yōu)化由于學(xué)科高度密集、產(chǎn)品性能錯(cuò)綜復(fù)雜，往往在滿足一種性能的同時(shí)，就要損失產(chǎn)品的其它性能，因此現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常都是需要將產(chǎn)品的多種性能組合在一起進(jìn)行綜合考慮，研究如何在不同的性能需求之間達(dá)到最佳平衡，以此找到最合適的方案，這就需要多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)來(lái)支持。裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)也不例外，需要在實(shí)現(xiàn)多學(xué)科聯(lián)合仿真的基礎(chǔ)上，借助平臺(tái)的優(yōu)化算法進(jìn)行跨學(xué)科優(yōu)化。多學(xué)科優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)技術(shù)層面的支撐，其一是在平臺(tái)化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)多學(xué)科聯(lián)合仿真并集成多學(xué)科分析流程；其二是包含多種優(yōu)化算法，并能夠在集成的多學(xué)科分析流程中通過(guò)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化迭代過(guò)程，找到最優(yōu)參數(shù)組合。統(tǒng)籌兼顧整個(gè)裝甲車輛研制流程，平臺(tái)應(yīng)用貫穿研發(fā)各個(gè)階段仿真平臺(tái)建設(shè)的主要目的是將仿真分析應(yīng)用到產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，能夠從早期方案設(shè)計(jì)階段開始就介入到產(chǎn)品研發(fā)流程中，從而在每個(gè)階段確保設(shè)計(jì)的方案是最優(yōu)的，并且將設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)降到最低。在方案設(shè)計(jì)階段，能夠?qū)Ξa(chǎn)品和系統(tǒng)的整體方案架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)建模，例如液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠分析其整個(gè)回路的設(shè)計(jì)方案是否合理，將整體設(shè)計(jì)指標(biāo)分解到子系統(tǒng)和元件上，并確定元件的基本規(guī)格，保證元件之間是協(xié)調(diào)和兼容的。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，在建立CAD模型的基礎(chǔ)上，能夠?qū)Ξa(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)可靠性和耐久性、振動(dòng)噪聲等特性進(jìn)行詳細(xì)分析和優(yōu)化，確定零部件設(shè)計(jì)的規(guī)格和尺寸。在驗(yàn)證和設(shè)計(jì)定型階段，將仿真與試驗(yàn)充分結(jié)合，最大程度的減少試驗(yàn)次數(shù)，加快產(chǎn)品最終確認(rèn)的流程。從仿真平臺(tái)應(yīng)當(dāng)貫穿到整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的角度，平臺(tái)應(yīng)當(dāng)既包括系統(tǒng)級(jí)仿真功能，也包括詳細(xì)建模和分析功能。平臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)與617廠采用的CAD系統(tǒng)之間的無(wú)縫集成坦克裝甲車系統(tǒng)涉及的所有分析類型都需要CAD模型作為基礎(chǔ)，因此仿真平臺(tái)與CAD的集成至關(guān)重要。CAD的無(wú)縫集成應(yīng)超越過(guò)去單學(xué)科軟件的CAD模型轉(zhuǎn)換方式，在CAD模型轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，由于CAE軟件的內(nèi)核與CAD模型不同，因此會(huì)帶來(lái)一定的模型信息損失，給CAE建模尤其是有限元分析帶來(lái)了障礙。CAD的無(wú)縫集成需要克服這一缺點(diǎn)，具體應(yīng)包含三個(gè)層面：其一是仿真平臺(tái)中集成有CAD軟件（CATIAV5），從而能夠直接在仿真分析平臺(tái)中創(chuàng)建和修改CAD部件和裝配體模型，并保留完整的CAD模型特征和參數(shù)信息，以方便CAE建模；其二是在仿真平臺(tái)中可以直接對(duì)CAD的參數(shù)和特征進(jìn)行調(diào)用和修改，實(shí)現(xiàn)CAD參數(shù)和CAE參數(shù)的同步優(yōu)化；第三是CAE模型要能夠與CAD模型實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)化，即CAD模型參數(shù)變動(dòng)時(shí)，CAE模型諸如有限元網(wǎng)格能夠隨之更新，這是實(shí)現(xiàn)快速多方案研究和多學(xué)科優(yōu)化的基礎(chǔ)。平臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)系統(tǒng)之間的無(wú)縫集成以及仿真與試驗(yàn)的相關(guān)性分析、仿真與試驗(yàn)的混合建模等仿真與試驗(yàn)的集成主要體現(xiàn)在三個(gè)層面：其一，試驗(yàn)可以為仿真分析提供必要的信息，如外載荷信息、連接單元的剛度特性等；其二，試驗(yàn)可以與仿真進(jìn)行相關(guān)性分析，并以試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行仿真模型修正，從而保證仿真模型的準(zhǔn)確性；其三，仿真模型可以與試驗(yàn)進(jìn)行混合建模，例如將試驗(yàn)得到的模態(tài)或傳遞函數(shù)與仿真模型裝配在一起進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)NVH分析，這種方法在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析、疲勞分析、振動(dòng)噪聲分析中都具有重要的價(jià)值。應(yīng)當(dāng)基于仿真平臺(tái)建立企業(yè)的建模分析規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)在過(guò)去，CAE分析主要依靠工程師的分析經(jīng)驗(yàn)完成，而沒有統(tǒng)一的建模分析規(guī)范。其一無(wú)法保證分析結(jié)果的可信度，降低CAE分析的有效性；其二不利于CAE人才的培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)，對(duì)骨干工程師的經(jīng)驗(yàn)過(guò)度依賴，容易造成人才流失。因此，建立企業(yè)建模和分析規(guī)范，對(duì)于企業(yè)級(jí)的仿真平臺(tái)建設(shè)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。建立企業(yè)數(shù)字化樣機(jī)規(guī)范有兩個(gè)層面，一是具體的建模和分析方法細(xì)則，工程師在進(jìn)行具體建模分析工作時(shí)必須遵守；二是在此基礎(chǔ)上形成的研發(fā)流程和項(xiàng)目流程，涉及到人員之間的工作協(xié)作關(guān)系，如下圖所示。平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展和二次開發(fā)能力由于坦克裝甲車系統(tǒng)具有較強(qiáng)的行業(yè)背景，其中很多問(wèn)題都是行業(yè)特有的，這些問(wèn)題當(dāng)前依然是非?；钴S的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用的發(fā)展日新月異。這就要求平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展性和二次開發(fā)能力，能夠方便地將企業(yè)研發(fā)人員的新理論、新算法集成到平臺(tái)中，例如將輪軌關(guān)系算法集成到多體動(dòng)力學(xué)平臺(tái)中以進(jìn)行列車的穩(wěn)定性計(jì)算等。將成熟軟件平臺(tái)的通用算法與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新理論和新算法結(jié)合是最為理想的方法?？偠灾把b甲車輛研發(fā)平臺(tái)”的建設(shè)和提升，應(yīng)圍繞上文所述主要問(wèn)題開展，從而確保平臺(tái)既能夠滿足617廠開展產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)的平臺(tái)化需求，又能緊跟當(dāng)前CAE行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，從而保證平臺(tái)的可持續(xù)發(fā)展。2.設(shè)備主要組成功能2.1設(shè)備主要構(gòu)成簡(jiǎn)介L(zhǎng)MS公司的產(chǎn)品涵蓋試驗(yàn)系統(tǒng)、1D多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真、3D集成多學(xué)科仿真平臺(tái)、試驗(yàn)和CAE數(shù)據(jù)管理、企業(yè)流程集成和多學(xué)科優(yōu)化系統(tǒng)在內(nèi)的完整架構(gòu)，可以幫助用戶解決從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)直至試驗(yàn)驗(yàn)證的整個(gè)生命周期內(nèi)的工程難題，如機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析、控制/液壓/電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電液系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化分析、結(jié)構(gòu)有限元分析、振動(dòng)噪聲分析、疲勞耐久性分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、模態(tài)測(cè)試、模型修正、多學(xué)科優(yōu)化，等等?；贚MS所提供的虛擬仿真和試驗(yàn)系統(tǒng)，各領(lǐng)域的制造商可以快速設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證并優(yōu)化產(chǎn)品方案，獲得最優(yōu)的產(chǎn)品品質(zhì)，加快產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程，節(jié)省時(shí)間和成本。LMS公司產(chǎn)品體系與解決方案LMS公司的虛擬仿真軟件主要包括1D多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真環(huán)境Imagine.LabAMESim和3D集成多學(xué)科仿真平臺(tái)Virtual.Lab。這兩個(gè)產(chǎn)品的功能可以滿足617廠裝甲車系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)建設(shè)的核心要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)已有裝甲車研制能力的提升。2.2.1LMS軟件平臺(tái)整體架構(gòu)LMS公司的仿真軟件包括3D多學(xué)科仿真平臺(tái)Virtual.Lab和多領(lǐng)域系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)Imagine.LabAMESim等。這兩個(gè)平臺(tái)的無(wú)縫集成可以涵蓋從系統(tǒng)級(jí)分析到詳細(xì)部件級(jí)分析直至多學(xué)科優(yōu)化的整個(gè)流程，可以為坦克裝甲車的仿真分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化提供完整的解決方案。Virtual.Lab是一體化的多學(xué)科3D仿真平臺(tái)，它提供集成的仿真環(huán)境，包含完整的結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、聲學(xué)、多體動(dòng)力學(xué)、疲勞、混合仿真、多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)等分析能力，是全球第一個(gè)能夠?qū)⒍鄬W(xué)科分析完全集成在統(tǒng)一環(huán)境下的仿真平臺(tái)。Virtual.Lab與CATIAV5完全無(wú)縫集成并自動(dòng)鏈接，從CAD建模環(huán)境可以直接切換到Virtual.Lab分析界面，而無(wú)需進(jìn)行任何文件轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞。此外，Virtual.Lab與LMS或第三方試驗(yàn)系統(tǒng)完全集成，可以進(jìn)行獨(dú)一無(wú)二的混合仿真，將基于試驗(yàn)的模型和載荷與虛擬樣機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行仿真分析，并可以進(jìn)行模型驗(yàn)證和修正。Virtual.Lab是真正意義上的集成式多學(xué)科虛擬樣機(jī)建模與分析平臺(tái)，它將結(jié)構(gòu)分析、聲學(xué)、振動(dòng)、多體動(dòng)力學(xué)、疲勞、混合仿真分析、優(yōu)化等不同學(xué)科集成在統(tǒng)一的處理環(huán)境中，使得不同學(xué)科的分析實(shí)現(xiàn)了界面環(huán)境的統(tǒng)一、模型數(shù)據(jù)的共享、CAD與CAE以及試驗(yàn)的無(wú)縫集成，可以方便地進(jìn)行多學(xué)科耦合分析，顯著提高了CAE建模效率和分析精度，相對(duì)于傳統(tǒng)分析工具具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。Imagine.LabAMESim是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一維多領(lǐng)域仿真平臺(tái)，它基于動(dòng)態(tài)建模方法建立物理元件的數(shù)學(xué)模型，提供面向眾多學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用庫(kù)，包括控制、液壓、氣動(dòng)、熱、多相流、電氣系統(tǒng)、電磁、機(jī)械與動(dòng)力傳動(dòng)、車輛動(dòng)力學(xué)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)，等等。這些專業(yè)庫(kù)和庫(kù)元件都經(jīng)過(guò)了大量工程檢驗(yàn)。用戶只需要根據(jù)系統(tǒng)組成，把來(lái)自各專業(yè)庫(kù)的預(yù)定義好的物理元件模型連接和組裝起來(lái)，即可創(chuàng)建完整的系統(tǒng)模型，AMESim可自動(dòng)形成系統(tǒng)方程，并進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)或頻響計(jì)算，分析系統(tǒng)性能?；赩irtual.Lab、Imagine.Lab，LMS為617廠配置和搭建的裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)環(huán)境如下：裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)環(huán)境平臺(tái)以LMSVirtual.Lab、Imagine.Lab為核心構(gòu)成多學(xué)科協(xié)同仿真與優(yōu)化環(huán)境，在外圍可集成617廠現(xiàn)有的CAE軟件、CAD系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)，并可以集成硬件在環(huán)平臺(tái)。Virtual.Lab作為3D多學(xué)科仿真環(huán)境，集成了結(jié)構(gòu)有限元、疲勞耐久性、聲學(xué)仿真和多體動(dòng)力學(xué)等學(xué)科。Virtual.Lab的結(jié)構(gòu)有限元模塊可以在后臺(tái)驅(qū)動(dòng)ANSA進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并可以驅(qū)動(dòng)Nastran、ANSYS等求解器進(jìn)行有限元強(qiáng)度、模態(tài)分析和動(dòng)力學(xué)分析等。Virtual.Lab可以與試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行相關(guān)性分析和混合建模，此外，試驗(yàn)系統(tǒng)如TecWare所采集的載荷可以提供給Virtual.LabDurability作為計(jì)算輸入。Imagine.LabAMESim作為1D多物理領(lǐng)域系統(tǒng)級(jí)仿真環(huán)境，基于AMESim的專業(yè)庫(kù)，可以進(jìn)行液壓、氣動(dòng)、電氣系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)建模，在坦克裝甲車上的典型應(yīng)用包括自動(dòng)變速箱的開發(fā)、動(dòng)力學(xué)和燃油經(jīng)濟(jì)型、液壓和氣動(dòng)流體傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流體傳動(dòng)系統(tǒng)的元件設(shè)計(jì)、裝甲車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng)建模分析等。Imagine.Lab可以集成Matlab/Simulink的控制系統(tǒng)模型，并生成實(shí)時(shí)代碼下載到硬件在環(huán)平臺(tái)進(jìn)行半實(shí)物仿真，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。Imagine.LabAMESim與Virtual.Lab的多體動(dòng)力學(xué)模塊Motion可以無(wú)縫集成，通過(guò)閉環(huán)聯(lián)合仿真支持機(jī)電一體化分析。Virtual.Lab的聲學(xué)仿真模塊Acoustics可以與STARCD或其它流體軟件結(jié)合，進(jìn)行流體噪聲分析。此外，LMS擁有1維與3維結(jié)合的流體分析技術(shù)，即STARCD等CFD軟件可以與Imagine.LabAMESim的流體庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合仿真，以分析閥體、管道等部件的內(nèi)部流場(chǎng)。以Virtual.Lab和Imagine.Lab為核心的多學(xué)科協(xié)同仿真流程，可以被Virtual.LabOptimization集成和驅(qū)動(dòng)，在自動(dòng)化執(zhí)行Virtual.Lab和Imagine.Lab的多學(xué)科仿真流程時(shí)，Virtual.LabOptimization可以通過(guò)其豐富的算法進(jìn)行參數(shù)靈敏度分析、響應(yīng)面分析、優(yōu)化分析和可靠性分析等。Virtual.Lab內(nèi)嵌有CATIAV5的CAD建模環(huán)境，可以和CAD模型無(wú)縫集成。綜上所述，裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)以Virtual.Lab、Imagine.Lab為主體框架構(gòu)成，同時(shí)可以集成和兼容其它學(xué)科CAE軟件工具，在外圍則可以與CAD系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)以及硬件在環(huán)平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)了軟件平臺(tái)的協(xié)同、數(shù)據(jù)流的通暢，為研發(fā)人員建立了裝甲車自動(dòng)變速箱開發(fā)，動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)型、動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性、疲勞可靠性和舒適性等多學(xué)科協(xié)同仿真和優(yōu)化分析的集成環(huán)境。2.2.2平臺(tái)在產(chǎn)品開發(fā)各階段的功能基于LMS的裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)不僅能夠涵蓋裝甲車開發(fā)的關(guān)鍵性能和主要學(xué)科，而且在縱向能夠貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段。整體方案設(shè)計(jì)階段在整體方案設(shè)計(jì)階段，基于LMS的裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)提供系統(tǒng)級(jí)建模技術(shù)，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、流體傳動(dòng)、電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等進(jìn)行整體建模，通過(guò)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和頻率域分析，以確定和優(yōu)化系統(tǒng)的整體方案和架構(gòu)。通過(guò)此階段的仿真分析，一方面可以優(yōu)化系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，另一方面可以將設(shè)計(jì)目標(biāo)分解到子系統(tǒng)和零部件上，進(jìn)一步確定子系統(tǒng)和零部件的規(guī)格，保證子系統(tǒng)和零部件之間是兼容和匹配的。詳細(xì)開發(fā)階段在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，基于CAD幾何模型，通過(guò)LMS的裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)可以進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析、機(jī)電液一體化分析、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、車輛操縱穩(wěn)定性和平順性分析、零部件的強(qiáng)度分析、疲勞耐久性分析以及振動(dòng)噪聲分析等。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)多學(xué)科優(yōu)化，確定子系統(tǒng)和零部件的形狀和尺寸設(shè)計(jì)方案，確定系統(tǒng)裝配和初步的加工制造方案。試驗(yàn)驗(yàn)證與設(shè)計(jì)定型階段在試驗(yàn)驗(yàn)證和設(shè)計(jì)定型階段，通過(guò)基于LMS的裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)進(jìn)行“虛擬試驗(yàn)”，一方面為樣機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)最佳試驗(yàn)方案，另一方面可以最大程度的減少樣機(jī)試驗(yàn)。通過(guò)LMS獨(dú)有的試驗(yàn)與仿真相關(guān)性分析、混合仿真、混合路面、硬件在環(huán)仿真等技術(shù)，可以顯著減少試驗(yàn)驗(yàn)證階段的樣機(jī)試驗(yàn)次數(shù)。例如，通過(guò)混合路面技術(shù)，可以以樣機(jī)路面試驗(yàn)采集的載荷響應(yīng)為基礎(chǔ)生成虛擬路面模型，從而通過(guò)虛擬仿真顯著減少路面試驗(yàn)的周期；通過(guò)硬件在環(huán)仿真，則可以加快控制系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程，優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù)，減少控制系統(tǒng)實(shí)物試驗(yàn)。2.3主要工作原理及功能參數(shù)2.3.1液壓傳動(dòng)與控制LMS所提供的多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真技術(shù)與Imagine.LabAMESim平臺(tái)，非常適合在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)階段，在獲得詳細(xì)的幾何模型前，進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)和選型。Imagine.LabAMESim提供多學(xué)科專業(yè)庫(kù)，其中包括控制與信號(hào)庫(kù)、液壓庫(kù)、液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)、熱庫(kù)、熱液壓庫(kù)、氣動(dòng)庫(kù)、氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)庫(kù)和熱氣動(dòng)庫(kù)、基本電氣元件庫(kù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)庫(kù)、功率電子庫(kù)、電磁庫(kù)等，這些專業(yè)庫(kù)構(gòu)成了控制、液壓及氣動(dòng)流體傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的建模解決方案?；谶@些專業(yè)庫(kù)，可以構(gòu)建各類重型機(jī)械的流體傳動(dòng)系統(tǒng)模型、電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)模型，以及流體系統(tǒng)的元件模型，研究其穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、時(shí)域、頻域特性。Imagine.LabAMESim控制、流體、電氣和機(jī)械傳動(dòng)等應(yīng)用庫(kù)為裝甲車輛系統(tǒng)提供的解決方案包括：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化流體傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與元件設(shè)計(jì)，包括液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)。應(yīng)用領(lǐng)域包括流體傳動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)等動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模分析，包括傳動(dòng)系統(tǒng)的性能與功率損失分析、扭振分析等通過(guò)LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以解決的問(wèn)題包括：流體傳動(dòng)系統(tǒng)集成分析作為裝機(jī)車輛系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門，流體系統(tǒng)的主要任務(wù)是進(jìn)行流體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和集成，這就要求工程師在設(shè)計(jì)初期，就必須確定液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的基本方案并根據(jù)方案選用合適的零部件。一個(gè)完整的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)，一般由動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、液壓/氣動(dòng)輔件等部分構(gòu)成，如各種泵、閥、管、液壓/氣動(dòng)缸、馬達(dá)、液壓/氣動(dòng)輔件等。如何進(jìn)行部件選型，使設(shè)計(jì)得到的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，是設(shè)計(jì)人員所面臨的挑戰(zhàn)。采用LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以幫助進(jìn)行部件選型和系統(tǒng)集成，因?yàn)長(zhǎng)MSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案一方面提供所需要的部件模型，如油泵模型、閥門模型、管道模型、液壓/氣動(dòng)缸模型等，另一方面，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案要能夠?qū)τ筛鞣N不同類型的部件模型所構(gòu)成的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)分析，以檢驗(yàn)所選部件是否滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)液壓/氣動(dòng)回路形式、液壓/氣動(dòng)元件類型及聯(lián)接形式等確定后，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以針對(duì)實(shí)際工況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析，如液壓/氣動(dòng)回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊，液壓/氣動(dòng)執(zhí)行元件的行程（擺角）和速度、執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷、壓力循環(huán)、流量循環(huán)和功率循環(huán)等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，并以此作為泵、閥等部件選型的依據(jù)。除了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間域上的動(dòng)、靜態(tài)分析之外，對(duì)于帶有控制的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案還可以從頻域來(lái)了解系統(tǒng)的內(nèi)在特性，設(shè)計(jì)液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)控制算法，例如繪制波德圖確定系統(tǒng)的開環(huán)增益特性，求解系統(tǒng)矩陣特征值進(jìn)行穩(wěn)定性分析等。這就要求計(jì)算機(jī)仿真軟件能夠提供線性分析分析的手段進(jìn)行基于頻域的系統(tǒng)仿真。對(duì)于包含大量元件的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)，其模型的復(fù)雜程度高，計(jì)算量大，在模型求解算法的選擇以及迭代計(jì)算的參數(shù)設(shè)置如積分步長(zhǎng)等方面對(duì)設(shè)計(jì)人員都提出了要求。LMSImagine.LabAMESim流體系統(tǒng)解決方案提供穩(wěn)定高效的求解器，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)模型進(jìn)行快速精確的計(jì)算。在算法選擇和積分步長(zhǎng)設(shè)置等方面，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案能夠具備智能化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)置，以減輕設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。最后，液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)集成的一個(gè)重要任務(wù)就是系統(tǒng)的性能優(yōu)化，例如提高穩(wěn)定性、優(yōu)化能耗、減重降噪等。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是通過(guò)“試湊”，即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取多組參數(shù)配置，分析后比較結(jié)果，選擇最優(yōu)的組合。但這種方式效率較低，而且不適合多目標(biāo)、多約束、多參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以進(jìn)行常規(guī)分析計(jì)算的同時(shí)，能夠提供強(qiáng)大的優(yōu)化工具，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化分析。液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)熱平衡分析液壓/氣動(dòng)機(jī)械在不同工況和環(huán)境下工作時(shí)，其液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的流體溫度會(huì)隨之變化，流體溫度變化對(duì)于液壓系統(tǒng)的工作特性有很大影響。例如對(duì)于機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境中高負(fù)荷工作的工況，油溫會(huì)升高，改變油液的粘度和密度，進(jìn)而改變系統(tǒng)的工作效率、油泵的容積效率，還會(huì)使油液汽化，產(chǎn)生氣穴，影響系統(tǒng)正常工作。因此，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以對(duì)液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行熱平衡分析，考慮各種因素，如工作環(huán)境、泄漏、摩擦、油液熱功耗以及各種不同的換熱形式，如對(duì)流換熱、輻射傳熱及傳導(dǎo)換熱等引起的油溫變化及其對(duì)系統(tǒng)性能的影響，即在計(jì)算油溫動(dòng)態(tài)變化的同時(shí)，計(jì)算液壓系統(tǒng)各種性能參數(shù)，如油壓、流量等的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于采用設(shè)備冷卻技術(shù)的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者面臨著系統(tǒng)熱管理的配置和設(shè)計(jì)任務(wù)，LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案可以結(jié)合LMSImagine.Lab熱管理系統(tǒng)解決方案承擔(dān)，因?yàn)長(zhǎng)MSImagine.Lab熱管理系統(tǒng)解決方案提供相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)及設(shè)備模型，如風(fēng)扇模型、換熱器模型，可以直接和LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案耦合器來(lái)模擬并評(píng)估冷卻效果。液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的耦合分析在現(xiàn)代液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)扮演著重要的角色。例如在機(jī)械產(chǎn)品中，通過(guò)液壓/氣動(dòng)伺服系統(tǒng)控制作動(dòng)執(zhí)行部件的方位和高度等。而液壓/氣動(dòng)伺服系統(tǒng)往往具有一定的非線性、時(shí)變性及不確定性，為了取得理想的控制效果，往往需要對(duì)各種控制方案和策略進(jìn)行比較和篩選，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的智能控制器。LMSImagine.Lab流體系統(tǒng)解決方案分析液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，也能夠考慮各種復(fù)雜的控制方案，把液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)耦合在一起進(jìn)行分析。對(duì)于復(fù)雜的控制策略，設(shè)計(jì)者一般在設(shè)計(jì)階段采用專門的控制模擬軟件如Matlab/Simulink來(lái)進(jìn)行建模分析，或者在后期通過(guò)物理樣機(jī)試驗(yàn)，對(duì)實(shí)物控制器進(jìn)行測(cè)試。LMSImagine.LabAMESim流體系統(tǒng)解決方案既能夠在設(shè)計(jì)階段把液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)模型和專業(yè)的控制模擬軟件如Matlab/Simulink所建立的控制系統(tǒng)模型耦合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)模型在環(huán)的分析（model-in-the-loop），也能夠在后期驗(yàn)證階段把液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)模型和實(shí)物控制器耦合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)的分析（Hardware-in-the-loop）。液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)與主機(jī)其他子系統(tǒng)的耦合分析液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)是液壓/氣動(dòng)機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，它必須滿足主機(jī)在結(jié)構(gòu)和功能上對(duì)其提出的要求。在機(jī)械作業(yè)的過(guò)程中，液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載是變化的，在設(shè)計(jì)液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)及其控制部分的時(shí)候需要考慮實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)在動(dòng)作過(guò)程中對(duì)液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)的沖擊。因此，要設(shè)計(jì)一個(gè)好的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師應(yīng)全面了解被控對(duì)象的工況，并綜合運(yùn)用電氣、機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等方面的理論知識(shí)，使設(shè)計(jì)的液壓/氣動(dòng)系統(tǒng)滿足被控對(duì)象的各項(xiàng)要求。LMSImagine.LabAMESim作為多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真集成平臺(tái)，提供了多學(xué)科專業(yè)的耦合分析能力。通過(guò)基于同一平臺(tái)構(gòu)建的不同的解決方案的結(jié)合，LMSImagine.LabAMESim能夠?qū)⒉煌淖酉到y(tǒng)，如機(jī)械子系統(tǒng)、液壓/氣動(dòng)子系統(tǒng)、熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、機(jī)電子系統(tǒng)等通過(guò)同一個(gè)平臺(tái)耦合起來(lái)，分析各子系統(tǒng)之間的相互作用。流體元件設(shè)計(jì)與專用元件模型定制除了對(duì)整個(gè)流體系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析之外，Imagine.LabAMESim可以對(duì)流體元件進(jìn)行詳細(xì)建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。Imagine.LabAMESim流體元件解決方案可以從設(shè)計(jì)的初始階段開始來(lái)設(shè)計(jì)和優(yōu)化流體元件。它為各種流體元件技術(shù)提供了一個(gè)開放結(jié)構(gòu)的分析平臺(tái)。液壓和氣動(dòng)元件（單向閥、梭形閥、伺服閥、泵、壓縮機(jī)、馬達(dá)、作動(dòng)缸、壓力閥、減壓閥、限流閥、蓄能器…）。低壓和高壓、低溫和高溫元件。電磁、壓電以及機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件。Imagine.LabAMESim流體元件解決方案采用了獨(dú)特的基本元件設(shè)計(jì)理念，通過(guò)采用結(jié)構(gòu)單元的細(xì)分來(lái)處理流體元件的結(jié)構(gòu)多樣性，使得用戶可以用最少的圖標(biāo)和單元模塊來(lái)構(gòu)建最多的工程系統(tǒng)模型。Imagine.LabAMESim流體元件解決方案將其描述為基本結(jié)構(gòu)單元模塊，因?yàn)槊恳粋€(gè)單元對(duì)工程師而言都是一個(gè)切實(shí)的實(shí)體。通過(guò)大量的基本元件模塊，設(shè)計(jì)者可以選擇相應(yīng)的物理實(shí)體來(lái)組建一個(gè)元件。Imagine.LabAMESim流體元件解決方案是一個(gè)強(qiáng)大的和獨(dú)一無(wú)二的工具，包含了任何液壓元件、氣動(dòng)元件及其機(jī)電轉(zhuǎn)換器建模所需要的基本結(jié)構(gòu)單元模塊。通過(guò)Imagine.LabAMESim流體元件解決方案，可以方便地考慮流體系統(tǒng)中的各種物理現(xiàn)象：運(yùn)動(dòng)體的動(dòng)態(tài)性能、流體可壓縮性的影響、限位和飽和、壓差感應(yīng)流量、可變通流面積、可變水力直徑、可變流量系數(shù)（雷諾數(shù)和氣蝕數(shù)）、可變?nèi)莘e、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)流量、摩擦和泄露、液動(dòng)力、靜壓力等。同樣也可以方便地考慮機(jī)電轉(zhuǎn)換元件中的遲滯和渦流等各種電磁特性。2.3.2自動(dòng)變速箱與動(dòng)力總成開發(fā)LMS公司基于其試驗(yàn)仿真平臺(tái)和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，為齒輪箱行業(yè)提供完善的仿真與試驗(yàn)集成的解決方案和咨詢服務(wù)。齒輪箱作為機(jī)械系統(tǒng)和產(chǎn)品的最關(guān)鍵部件之一，制造商在研發(fā)過(guò)程中最關(guān)心的工程品質(zhì)包括疲勞耐久性與可靠性、振動(dòng)噪聲以及驅(qū)動(dòng)和控制精度等?；谧吭降臏y(cè)試與仿真技術(shù)以及廣泛的工程經(jīng)驗(yàn)，LMS能夠?yàn)辇X輪箱制造商提供齒輪箱輪齒接觸分析與載荷預(yù)測(cè)、模態(tài)測(cè)試、振動(dòng)與聲輻射測(cè)試和仿真分析、包括輪齒、傳動(dòng)軸在內(nèi)的疲勞耐久性測(cè)試與仿真分析、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服控制分析、機(jī)電一體化建模以及齒輪箱和傳動(dòng)系統(tǒng)的扭振分析等完整的技術(shù)解決方案和工程咨詢服務(wù)，并貫穿于齒輪箱開發(fā)周期的各個(gè)階段。在齒輪箱開發(fā)早期的概念設(shè)計(jì)階段，一維多領(lǐng)域系統(tǒng)仿真平臺(tái)LMSImagine.LabAMESim為齒輪箱的系統(tǒng)級(jí)分析提供了完備的物理元件模型庫(kù)，包括控制信號(hào)庫(kù)、機(jī)械庫(kù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)庫(kù)、電磁庫(kù)、電氣系統(tǒng)庫(kù)以及液壓庫(kù)等，為齒輪箱的電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)建模和分析提供完整的解決方案。遠(yuǎn)在給出詳細(xì)有效的CAD幾何模型之前，即可精確地分析和預(yù)測(cè)齒輪箱系統(tǒng)的性能。通過(guò)LMSImagine.LabAMESim的系統(tǒng)級(jí)建模，還可以分析控制精度和品質(zhì)，調(diào)優(yōu)控制和電機(jī)參數(shù)。在詳細(xì)開發(fā)階段，運(yùn)用LMS的三維多學(xué)科仿真技術(shù)，可以對(duì)齒輪箱真實(shí)的功能品質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的仿真分析。在齒輪箱輪齒嚙合運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由動(dòng)態(tài)嚙合剛度等因素所產(chǎn)生的非均勻嚙合力是齒輪箱輪齒、傳動(dòng)軸產(chǎn)生疲勞斷裂的重要原因，同時(shí)也是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動(dòng)和輻射噪聲的重要原因之一。因此，齒輪箱的動(dòng)力學(xué)仿真、輪齒接觸與載荷分析、振動(dòng)噪聲分析和疲勞分析等幾個(gè)學(xué)科之間具有不可分割的內(nèi)在聯(lián)系。在齒輪箱輪齒接觸、振動(dòng)噪聲及疲勞分析方面，LMSVitual.Lab提供了集成的多學(xué)科仿真平臺(tái)，其中通過(guò)LMSVirtual.LabMotion能夠建立齒輪箱的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)齒輪嚙合力、傳動(dòng)軸的彈性和不對(duì)稱性以及軸承的精細(xì)建模，可以詳細(xì)分析齒輪箱傳動(dòng)過(guò)程中的齒輪嚙合力和軸承力，并考慮輪軸和軸承的影響，為齒輪箱振動(dòng)和噪聲分析以及疲勞分析準(zhǔn)備精確的載荷。對(duì)齒輪箱的振動(dòng)和噪聲分析是通過(guò)在多體動(dòng)力學(xué)分析中對(duì)齒輪箱的柔性化，通過(guò)剛?cè)狁詈戏治鳊X輪箱的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和載荷，并結(jié)合FFT時(shí)頻變換和Virtual.LabNVH分析齒輪箱的表面振動(dòng)響應(yīng)，最后通過(guò)Virtual.LabAcoustics模塊的聲學(xué)邊界元和聲學(xué)傳遞矢量等技術(shù)即可得到齒輪箱輻射噪聲。齒輪箱零部件的疲勞耐久性分析則可基于LMSVirtual.Lab的系統(tǒng)級(jí)疲勞分析技術(shù)和流程，即通過(guò)多體動(dòng)力學(xué)分析的載荷譜或應(yīng)力譜，可以輸出到Virtual.LabDurability模塊進(jìn)行疲勞計(jì)算。尤為重要的是，通過(guò)LMSImagine.LabAMESim與LMSVirtual.Lab模型的結(jié)合，可以將電控系統(tǒng)與齒輪箱多體模型集成，建立真實(shí)的機(jī)電系統(tǒng)模型，研究整個(gè)閉環(huán)回路的特性。在齒輪箱開發(fā)過(guò)程中的試驗(yàn)階段，需要對(duì)實(shí)物樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試。LMS提供振動(dòng)、聲輻射和疲勞耐久性相關(guān)的試驗(yàn)工具及解決方案——LMSSCADAS多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與LMSTest.Lab試驗(yàn)分析軟件，能夠?qū)X輪箱進(jìn)行諧波分析、階次分析、齒輪箱扭振分析、模態(tài)測(cè)試、ODS測(cè)試、振動(dòng)噪聲傳函分析、剛體屬性、聲源定位、聲強(qiáng)測(cè)試以及傳遞路徑分析（TPA）等，驗(yàn)證齒輪箱真實(shí)的功能品質(zhì)屬性。LMSSCADAS結(jié)合各類傳感器可以測(cè)量齒輪箱的載荷、振動(dòng)、聲強(qiáng)等。此外，LMS的旋轉(zhuǎn)機(jī)械測(cè)試方案可以幫助對(duì)齒輪箱在運(yùn)行、啟動(dòng)、停止等各種工況下的振動(dòng)源以及引發(fā)的振動(dòng)噪聲進(jìn)行檢測(cè)、定性及定量分析。同時(shí)，基于與多家齒輪箱/變速器制造商和供應(yīng)商長(zhǎng)期合作的工程經(jīng)驗(yàn)，LMS提供相關(guān)的工程咨詢服務(wù)，涵蓋振動(dòng)-聲學(xué)測(cè)試和仿真分析、故障診斷和設(shè)計(jì)優(yōu)化、齒輪箱振動(dòng)噪聲傳遞路徑識(shí)別與鑒定、工作模態(tài)測(cè)試、扭振測(cè)試、疲勞試驗(yàn)、齒輪箱輪齒高級(jí)接觸建模、載荷預(yù)測(cè)和疲勞耐久性計(jì)算、齒輪箱熱性能分析、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服控制的系統(tǒng)級(jí)分析、仿真與試驗(yàn)的相關(guān)性分析等。變速箱方案概述LMSImagine.Lab動(dòng)力傳動(dòng)變速器解決方案為分析和設(shè)計(jì)最優(yōu)的傳動(dòng)系統(tǒng)提供了一個(gè)通用平臺(tái)。提供了傳動(dòng)鏈、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的模型和元件，重點(diǎn)關(guān)注舒適性，性能和損失及NVH方面的問(wèn)題。LMSImagine.Lab動(dòng)力傳動(dòng)變速器解決方案可以幫助用戶研究從低頻到高頻（>40Hz），完整的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的整體特性。采用LMSImagine.Lab動(dòng)力傳動(dòng)變速器解決方案，可以更加容易地實(shí)現(xiàn)新型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，更好地應(yīng)對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)挑戰(zhàn)，例如高換擋品質(zhì)及低傳動(dòng)噪音。該解決方案充分考慮了系統(tǒng)的非線性現(xiàn)象，如干/濕離合器、減振器、雙質(zhì)量飛輪、質(zhì)量平衡器、萬(wàn)向節(jié)及齒輪間隙等。采用這一解決方案可以極大地縮短系統(tǒng)開發(fā)周期（從數(shù)月縮短至幾周），并且模型的維護(hù)也非常便利，從而在降低開發(fā)成本的同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命。不斷完善、擴(kuò)充的模型應(yīng)用庫(kù)能夠保證跟隨最新的工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。LMSImagine.Lab動(dòng)力傳動(dòng)變速器解決方案提供了用戶可以馬上使用的高級(jí)動(dòng)力總成模版模型，包括：Booming和Clunk噪聲以及Judder現(xiàn)象（NVH）3D發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)體及其懸置包含HCD的4速、6速自動(dòng)變速器和DCT變速器的實(shí)時(shí)模型各種類型的混合動(dòng)力車輛可以用于工程師設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以及檢測(cè)系統(tǒng)集成通過(guò)這些即用的模版模型，用戶可以快速評(píng)估新一代的各種動(dòng)力總成(混動(dòng)，DCT…)的行駛舒適性及其性能和油耗。LMSImagine.LabAMESim變速器建模方面主要的應(yīng)用庫(kù)為動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)。對(duì)于變速器系統(tǒng)中包含的各類執(zhí)行器建模，例如供油調(diào)壓系統(tǒng)、換檔操縱液壓系統(tǒng)以及換檔品質(zhì)控制液壓系統(tǒng)，主要采用液壓庫(kù)、液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)以及電磁庫(kù)。關(guān)于液壓庫(kù)、液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)的工作原理見2.3.1節(jié)。下面主要說(shuō)明動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)的工作原理。動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)包含用于建立動(dòng)力傳動(dòng)系，變速箱以及驅(qū)動(dòng)鏈的各種模塊。該庫(kù)使得設(shè)計(jì)人員可以考慮在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)仿真中涉及到的各種物理現(xiàn)象。從發(fā)動(dòng)機(jī)到輪胎，該庫(kù)提供了一整套從最基本的模塊到最詳細(xì)的高級(jí)模塊，為下列應(yīng)用提供了一個(gè)完整的建模手段：新型自動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)鏈或軸的振動(dòng)分析，換檔品質(zhì)的改善，離合器的設(shè)計(jì)，雙質(zhì)量飛輪尺寸的確定，齒輪箱效率的優(yōu)化。該庫(kù)適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合，諸如車輛，4輪驅(qū)動(dòng)，重卡，客車，越野設(shè)備，船舶，重工機(jī)械等動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的加速器。該庫(kù)主要功能為：各種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸類型用于評(píng)估換檔品質(zhì)和車輛操縱性的詳細(xì)的同步器模型傳動(dòng)鏈的NVH分析（NoiseVibrationandHarshness）振動(dòng)分析基于最新理論的離合器模型（干式，濕式，多片式以及多相彈簧減震器）雙質(zhì)量飛輪尺寸的確定三種不同復(fù)雜程度的齒輪模型：簡(jiǎn)單齒輪；考慮固定效率或者通過(guò)數(shù)據(jù)表格考慮效率隨轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化以及油溫及其平均厚度的齒輪模型；考慮齒根剛度、齒間間隙的齒輪模型功率損失和傳動(dòng)效率分析高級(jí)的考慮機(jī)械扭矩以及液壓（鼓泡以及功率循環(huán)）損失的軸承模型基于硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真的控制策略的優(yōu)化動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)中包含的主要模型有：發(fā)動(dòng)機(jī)模型離合器模型變矩器模型無(wú)級(jí)變速器模型（CVT）曲軸氣缸模型定軸傳動(dòng)齒輪行星傳動(dòng)齒輪：行星輪，太陽(yáng)輪以及齒圈惰輪同步器機(jī)械變速器換檔基本元件（同步錐環(huán)，預(yù)壓緊鋼球…）完整的行星排模型Ravigneaux行星排模型傳動(dòng)箱各種類型的差速器（經(jīng)典的，內(nèi)軸式的等）連接元件：軸，機(jī)械T型連接器軸承，萬(wàn)向節(jié)以及自由輪多片式離合器和制動(dòng)器帶式制動(dòng)器地面

/輪胎接觸模型4輪以及6輪車輛模型圖.LMSImagine.LabAMESim動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)下面是通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)庫(kù)建立各種變速器模型。圖LMSImagine.LabAMESim中建立的手動(dòng)變速器模型圖LMSImagine.LabAMESim中建立的7速自動(dòng)變速器模型2.3.3系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析對(duì)于輪式或履帶式裝甲車輛設(shè)計(jì)，整體機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模和分析非常重要。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析除承擔(dān)基本的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)校核和干涉檢查外，應(yīng)對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行開環(huán)和考慮伺服控制器在內(nèi)閉環(huán)動(dòng)力學(xué)分析，考察機(jī)電伺服系統(tǒng)的作業(yè)能力、響應(yīng)速度和控制精度等。同時(shí)，機(jī)電一體化綜合閉環(huán)的機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析應(yīng)為關(guān)鍵部件疲勞耐久性分析和振動(dòng)噪聲分析提供精確的載荷歷程信息。裝甲車輛系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)分析可分為兩個(gè)部分的建模和仿真：底盤和武器系統(tǒng)。底盤底盤是機(jī)架和行駛傳動(dòng)系、行走系、轉(zhuǎn)向系、行駛制動(dòng)系的總稱，是整機(jī)的支承，并能使整機(jī)以所需的速度和牽引力沿規(guī)定方向行駛。對(duì)于裝甲車輛系統(tǒng)行走裝置可分為輪胎式或履帶式兩種。底盤的多體動(dòng)力學(xué)分析主要包括操縱穩(wěn)定性和平順性。操縱穩(wěn)定性包括產(chǎn)品行駛時(shí)的側(cè)向行駛穩(wěn)定性、底盤對(duì)駕駛員指令的瞬態(tài)響應(yīng)特性等，另外轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的抗側(cè)翻能力也尤為重要；此外整機(jī)行駛的平順性、發(fā)動(dòng)機(jī)懸置、駕駛艙懸置設(shè)計(jì)，也是底盤開發(fā)中所重要關(guān)注的內(nèi)容。無(wú)論是輪胎式還是履帶式的自行式工程機(jī)械，都是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系傳到輪胎或履帶上之后，借助它們和地面之間的相互作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力并克服各種行駛阻力而行走。因此若需要進(jìn)行操縱穩(wěn)定性和平順性等方面的分析，需要考慮輪胎、履帶和復(fù)雜路面的建模和相互作用。輪胎式底盤為保證靈活性和機(jī)動(dòng)性，在戰(zhàn)場(chǎng)上承擔(dān)從搭載步兵作戰(zhàn)到戰(zhàn)場(chǎng)維修、醫(yī)療救護(hù)、物資運(yùn)輸、工程車輛等等輔助作戰(zhàn)任務(wù)的各式裝甲車輛采用輪胎式行走裝置。對(duì)于輪胎式底盤多體動(dòng)力學(xué)分析和建模，通過(guò)Virtual.LabMotion中提供懸架建模模板和整車建模模板可以快速的創(chuàng)建對(duì)應(yīng)多體動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)工況進(jìn)行仿真分析；利用Virtual.LabMotion提供的各種復(fù)雜程度輪胎模型以及路面模板，可以快速的對(duì)輪胎進(jìn)行建模，并精確的模擬輪胎和地面之間的相互作用；此外，借助Virtual.LabMotion的子結(jié)構(gòu)建模功能，可先分別建立底盤總成中各個(gè)子機(jī)構(gòu)模型，例如懸架、轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系等，然后利用子機(jī)構(gòu)裝配功能對(duì)各子系統(tǒng)模型進(jìn)行組合裝配，對(duì)整體底盤系統(tǒng)進(jìn)行分析。圖懸架建模模板和整車建模模板圖輪胎模型和路面模型Virtual.LabMotion能夠完成如下與輪胎式底盤相關(guān)的數(shù)值仿真計(jì)算任務(wù)：利用針對(duì)車輛的建模模板，快速建立各種類型的懸架模型及整車模型完整的懸架K&C分析整車的操縱穩(wěn)定性分析整車平順性分析分析車輛部件在行駛中的動(dòng)應(yīng)力分布制動(dòng)系統(tǒng)性能分析（可結(jié)合Imagine.Lab）助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能分析（可結(jié)合Imagine.Lab）可控懸架系統(tǒng)性能分析（可結(jié)合Imagine.Lab）防側(cè)翻穩(wěn)定裝置分析（可結(jié)合Imagine.Lab）下圖是利用Virtual.LabMotion搭建的多軸連通式油氣懸架重型車輛，并在Imagine.LabAmesim中對(duì)懸架系統(tǒng)中的油氣彈簧進(jìn)行了詳細(xì)建模，通過(guò)1D&3D聯(lián)合仿真的方式，對(duì)其在規(guī)則路面的行駛振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。圖某特種重型車輛多體動(dòng)力學(xué)模型圖某特種重型車輛懸架油氣系統(tǒng)模型履帶式底盤對(duì)于坦克這種類型的裝甲車輛，往往使用履帶式行走裝置來(lái)提高野外通過(guò)能力。對(duì)于履帶式底盤多體動(dòng)力學(xué)分析和建模，Virtual.LabMotion中提供兩種建模方式：履帶超單元和詳細(xì)履帶模板。通過(guò)Virtual.LabMotion中提供的履帶超單元建模模板，可快速的對(duì)不同設(shè)計(jì)履帶式底盤的操穩(wěn)性和平順性進(jìn)行評(píng)估。圖履帶超單元模型通過(guò)Virtual.LabMotion中提供的詳細(xì)履帶建模模板可以創(chuàng)建復(fù)雜詳細(xì)履帶模型。支持橡膠履帶和由離散金屬鏈節(jié)組成的金屬履帶。所有的接觸力單元都會(huì)通過(guò)模板自動(dòng)創(chuàng)建，可精確模擬履帶和地面之間的相互作用。通過(guò)對(duì)詳細(xì)履帶模型進(jìn)行仿真分析，可深刻了解履帶系統(tǒng)和地面以及車身之間的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為。Virtual.LabMotion能夠完成如下與履帶式底盤相關(guān)的數(shù)值仿真計(jì)算任務(wù)：利用履帶的建模模板，快速建立履帶超單元模型和詳細(xì)履帶模型操縱穩(wěn)定性分析平順性分析分析部件在行駛中的動(dòng)應(yīng)力分布制動(dòng)系統(tǒng)性能分析（可結(jié)合Imagine.Lab）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能分析（可結(jié)合Imagine.Lab）防側(cè)翻穩(wěn)定裝置分析（可結(jié)合Imagine.Lab）圖詳細(xì)履帶模型圖履帶應(yīng)用案例武器系統(tǒng)對(duì)于裝甲車輛的武器系統(tǒng)，除了關(guān)心其本身的運(yùn)動(dòng)學(xué)行為和動(dòng)力學(xué)性能，由于要實(shí)現(xiàn)大負(fù)荷下的重復(fù)工作，工作裝置上關(guān)鍵構(gòu)件的靜強(qiáng)度和動(dòng)強(qiáng)度問(wèn)題不能忽視。通過(guò)Virtual.LabMotion創(chuàng)建工作裝置多體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行各種工況下的仿真分析，對(duì)工作裝置的真實(shí)性能進(jìn)行研究。同時(shí)得到關(guān)鍵構(gòu)件上的動(dòng)載荷和動(dòng)應(yīng)力，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件的靜強(qiáng)度和疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估。除此之外，得到的動(dòng)載荷還可用于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)噪聲分析。Virtual.LabMotion具有高效、穩(wěn)定且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工程實(shí)踐驗(yàn)證的求解器和算法（DADS求解器）。求解器提供了經(jīng)典的分析力學(xué)求解方法和自遞歸的求解方法。自遞歸求解器對(duì)于有大量重復(fù)機(jī)構(gòu)單元的求解具有求解速度快、求解穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)于復(fù)雜拓?fù)錁?gòu)型的機(jī)構(gòu)，經(jīng)典的分析力學(xué)求解器占有優(yōu)勢(shì)。LMSVirtual.LabMotion的求解器將經(jīng)典分析力學(xué)求解方法和自遞歸的求解方法和二為一，取兩家之長(zhǎng)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，在保證精度的同時(shí)，大大提高了各種復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的求解速度。通過(guò)VirtualLab.Motion建立機(jī)電閉環(huán)系統(tǒng)的被控對(duì)象，即機(jī)械機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，能夠更準(zhǔn)確和快速的搭建機(jī)構(gòu)模型。由Virtual.LabMotion搭建的多體動(dòng)力學(xué)模型可以直接與Imagine.LabAMESim、Matlab/Simulink等軟件的控制系統(tǒng)模型集成，作為控制系統(tǒng)的被控對(duì)象，直觀地研究控制系統(tǒng)和電液系統(tǒng)的控制效果。Virtual.LabMotion能夠完成如下與武器系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)值仿真計(jì)算任務(wù)：靜力學(xué)與準(zhǔn)靜態(tài)分析確定機(jī)構(gòu)的靜平衡位置和狀態(tài)分析和模擬準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)方案和運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行可視化研究確定速度、加速度等運(yùn)動(dòng)指標(biāo)保持在設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所允許的范圍之內(nèi)干涉檢查檢查并確定系統(tǒng)零部件在不同工況的操作過(guò)程中是否存在運(yùn)動(dòng)干涉Virtual.LabMotion包含強(qiáng)大的干涉檢查功能，可以對(duì)剛體、柔性體直接進(jìn)行干涉檢查，并可以在進(jìn)行干涉分析的同時(shí)，將分析結(jié)果以報(bào)告等形式輸出動(dòng)力學(xué)分析機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)預(yù)測(cè)，在特定的驅(qū)動(dòng)作用下，分析機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)通過(guò)動(dòng)力學(xué)計(jì)算確定系統(tǒng)內(nèi)載荷，作為進(jìn)一步強(qiáng)度和疲勞等分析的輸入條件確定系統(tǒng)內(nèi)載荷，包括零部件的約束力和約束力矩等保持在設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所允許的范圍之內(nèi)與控制和電液系統(tǒng)集成進(jìn)行閉環(huán)耦合分析逆動(dòng)力學(xué)分析逆動(dòng)力學(xué)計(jì)算，即通過(guò)已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律反算系統(tǒng)載荷剛?cè)狁詈戏治鰴C(jī)構(gòu)在特定工況下某部件的動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)算和應(yīng)力集中的可視化研究確定零部件是否存在疲勞失效問(wèn)題確定整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲在允許的范圍之內(nèi)模型線性化與模態(tài)分析對(duì)多體模型進(jìn)行線性化，并分析機(jī)構(gòu)模態(tài)預(yù)載荷分析分析使機(jī)構(gòu)保持在初始位置所需要施加在模型中特定力單元上的預(yù)載荷2.3.4疲勞耐久性分析零件或構(gòu)件由于交變載荷的反復(fù)作用，在它所承受的交變應(yīng)力尚未達(dá)到靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)的許用應(yīng)力情況下就會(huì)在零件或構(gòu)件的局部位置產(chǎn)生疲勞裂紋并擴(kuò)展、最后突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。疲勞裂紋的形成和擴(kuò)展具有很大的隱蔽性而在疲勞斷裂時(shí)又具有瞬發(fā)性，因此疲勞破壞往往會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)難性后果。金屬的疲勞破壞形式和機(jī)理不同與靜載破壞，所以零件疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算不能為經(jīng)典的靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算所替代，屬于動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。由于裝甲車上車部分重量大、行駛路面差、大載荷重復(fù)性工況等特點(diǎn)，其關(guān)鍵零部件的疲勞強(qiáng)度及其可靠性的分析顯得尤為重要。疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)及其研究成為重型機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的一項(xiàng)不可缺少的和重要的工作。過(guò)去，疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測(cè)的研究主要是以試驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行的。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和有限元數(shù)值計(jì)算理論及其應(yīng)用的迅速發(fā)展，現(xiàn)在普遍采用基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和壽命計(jì)算的有限元數(shù)值計(jì)算方法，這一方法有力地推動(dòng)著零部件疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的研究及應(yīng)用的發(fā)展。Virtual.LabDurability是Virtual.Lab的疲勞耐久性分析模塊，其前身是經(jīng)過(guò)多年驗(yàn)證的著名疲勞分析軟件Falancs，在歐洲，尤其是德國(guó)應(yīng)用非常廣泛。Virtual.LabDurability提供的疲勞求解方法以及其求解能力經(jīng)過(guò)了大量實(shí)際工程驗(yàn)證，可為重型機(jī)械的結(jié)構(gòu)可靠性分析提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。采用LMSVirtual.LabDurability，運(yùn)用材料疲勞參數(shù)并根據(jù)零部件上任意一點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果可以預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的疲勞壽命。采用的方法有：高周疲勞分析低周疲勞分析無(wú)限壽命分析焊點(diǎn)疲勞分析焊縫疲勞分析振動(dòng)疲勞分析熱疲勞分析下圖是利用Virtual.LabMotion進(jìn)行焊縫焊點(diǎn)分析的案例，左側(cè)為分析模型，右側(cè)為后處理過(guò)程。圖Virtual.Lab對(duì)焊縫和焊點(diǎn)的疲勞分析案例Virtual.LabDurability結(jié)構(gòu)疲勞分析的載荷信息，既可以來(lái)自于試驗(yàn)測(cè)試，也可以來(lái)自于Virtual.LabMotion多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果，這得益于Virtual.Lab多學(xué)科無(wú)縫集成的特點(diǎn)和各學(xué)科分析模型數(shù)據(jù)共享的能力，也是Virtual.Lab獨(dú)一無(wú)二的功能。Virtual.LabDurability疲勞分析的載荷信息可直接采自試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)如道路試驗(yàn)或其它試驗(yàn)臺(tái)架方法獲得部件或子系統(tǒng)的載荷譜，Virtual.Lab具有與試驗(yàn)系統(tǒng)的直接接口，可導(dǎo)入或調(diào)用試驗(yàn)獲取的載荷譜數(shù)據(jù)。Virtual.LabDurability支持所有常見的試驗(yàn)系統(tǒng)耐久性載荷時(shí)間歷程格式，如LMS、nCode、MTS、IST等。LMS公司具有豐富的試驗(yàn)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，可幫助用戶進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)和疲勞測(cè)試Virtual.LabDurability疲勞分析的載荷信息另一種典型的獲取方法是通過(guò)Virtual.LabMotion多體動(dòng)力學(xué)結(jié)合剛?cè)狁詈戏治鲇?jì)算系統(tǒng)部件內(nèi)力和應(yīng)力譜得到，仿真模型和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性可與試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性分析而標(biāo)定。這一過(guò)程可由Virtual.LabMotion、Virtual.LabStucture、Virtual.LabDurability以及Virtual.LabCorrelation協(xié)同完成，如下圖所示。即Virtual.LabStructure通過(guò)有限元模態(tài)分析為Virtual.LabMotion準(zhǔn)備部件柔性體，并可通過(guò)Virtual.LabCorrelation進(jìn)行相關(guān)性分析，由模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模型修正和標(biāo)定；在Virtual.LabMotion中進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治觯傻玫饺嵝泽w的應(yīng)力譜，該應(yīng)力譜信息可無(wú)縫傳遞到Virtual.LabDurability中，直接在來(lái)自Virtual.LabStucture的有限元模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行疲勞耐久性分析。一體化疲勞分析的過(guò)程充分體現(xiàn)了Virtual.Lab多學(xué)科無(wú)縫集成的優(yōu)勢(shì)，大大簡(jiǎn)化了用戶多學(xué)科分析的流程，提高了分析精度。圖系統(tǒng)級(jí)疲勞分析流程Virtual.LabDurability疲勞耐久性分析同樣可以與Virtual.LabOptimizaiton結(jié)合，基于疲勞耐久性指標(biāo)進(jìn)行參數(shù)敏感性分析、可靠性分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2.3.5振動(dòng)噪聲分析隨著裝甲車研制的發(fā)展，人們對(duì)于裝甲車輛的舒適性和振動(dòng)噪聲控制的要求越來(lái)越高。噪聲的控制，不僅關(guān)系到乘坐舒適性，而且還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。一切噪聲又源于振動(dòng)，振動(dòng)能夠引起某些部件的早期疲勞損壞，從而降低裝甲車的使用壽命；過(guò)高的噪聲既能損害駕駛員的聽力，還會(huì)使駕駛員迅速疲勞，降低了作戰(zhàn)能力。通過(guò)Virtual.LabMotion獲得載荷，然后利用Virtual.LabNVM以及Virtual.LabAcoustic可以從以上三個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題進(jìn)行分析評(píng)估和優(yōu)化。圖系統(tǒng)級(jí)振動(dòng)噪聲分析流程JohnDeere使用LMSVirtual.LabNVM和LMSVirtual.LabAcoustic在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段降低了噪聲輻射的級(jí)別。通過(guò)使用LMSVirtual.Lab,JohnDeere的工程師可以快速研究不同設(shè)計(jì)更改對(duì)噪聲值的影響。由于所有的流程都是在同一個(gè)環(huán)境中完成的，大大減少了因?yàn)閿?shù)據(jù)傳遞和轉(zhuǎn)換可能出現(xiàn)的問(wèn)題。由于采用了仿真的方式，顯著減少了對(duì)各種物理樣機(jī)的反復(fù)試驗(yàn)，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間并降低了產(chǎn)品開發(fā)的成本。圖JohnDeere振動(dòng)噪聲分析流程日立建機(jī)利用LMSVirtual.LabNVM和LMSVirtual.LabAcoustic對(duì)產(chǎn)品的駕駛室噪聲、座位振動(dòng)和通過(guò)噪聲進(jìn)行了分析。包括振動(dòng)噪聲測(cè)試，結(jié)構(gòu)噪聲的識(shí)別和檢查，氣動(dòng)噪聲分析，并對(duì)可能的設(shè)計(jì)改進(jìn)方案進(jìn)行了仿真和評(píng)估。２1２1圖日立建機(jī)振動(dòng)噪聲分析流程2.3.6與試驗(yàn)的集成及混合仿真數(shù)值仿真和物理試驗(yàn)是機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)的兩大技術(shù)手段。物理試驗(yàn)的特點(diǎn)是試驗(yàn)技術(shù)比較直觀、結(jié)果比較確定，但缺點(diǎn)是必須在具備實(shí)際物理樣機(jī)的條件下才能進(jìn)行，而且一般成本比較高、準(zhǔn)備的周期長(zhǎng)；而數(shù)值仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于效率高、成本低、能夠得到試驗(yàn)方法無(wú)法獲得的信息，可以在設(shè)計(jì)前期不具備物理樣機(jī)的情況下即開始應(yīng)用，并有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)。但很多情況下仿真模型存在一些不確定因素，需要與物理試驗(yàn)結(jié)合以提高數(shù)值仿真分析的精確性。因此物理試驗(yàn)和仿真分析兩種方法可以結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。Virtual.LabCorrelation/Updating等模塊的相關(guān)性分析、模型修正和混合建模功能即是為數(shù)值仿真和物理試驗(yàn)的結(jié)合而開發(fā)。數(shù)值仿真與物理試驗(yàn)的結(jié)合主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：物理試驗(yàn)?zāi)軌蛴行ёR(shí)別系統(tǒng)的振源、載荷，從而為仿真分析提供有效的載荷和激勵(lì)輸入獲取可靠的代表結(jié)構(gòu)真實(shí)工作狀態(tài)的載荷是進(jìn)行準(zhǔn)確的疲勞耐久性和機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵的先決條件。LMSVirtual.Lab對(duì)于如何得到加載工況和在系統(tǒng)的哪個(gè)位置加載提供了最大限度的靈活性。它能處理任何類型的動(dòng)載荷數(shù)據(jù)，不管這些數(shù)據(jù)是從力傳感器得到的，還是基于位移、速度或加速度響應(yīng)計(jì)算出來(lái)的。Virtual.Lab支持所有常見試驗(yàn)系統(tǒng)的載荷時(shí)間歷程格式，除LMS公司自己的試驗(yàn)系統(tǒng)（LMSTecWare等）外，還支持nCode、MTS、IST等第三方試驗(yàn)系統(tǒng)。仿真與試驗(yàn)的相關(guān)性分析和模型修正試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c仿真模型、試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果可以互相驗(yàn)證，從而提高分析的精度和可信度。LMS所提供的仿真與試驗(yàn)相關(guān)性分析技術(shù)，可以將試驗(yàn)測(cè)得的高速列車結(jié)構(gòu)特性與仿真得到的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行比較，通過(guò)置信度分析和模型修正可以有效改善仿真模型的精確性和分析結(jié)果的確定性。此外，虛擬試驗(yàn)可以為物理試驗(yàn)提供必要的準(zhǔn)備信息，即“預(yù)試驗(yàn)”。在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)之前，通過(guò)初步的仿真，了解結(jié)構(gòu)特性，找到更好的激勵(lì)和測(cè)量布點(diǎn)方案，為試驗(yàn)進(jìn)行充分準(zhǔn)備，提高試驗(yàn)的針對(duì)性和有效性。LMSVirtual.LabCorrelation不但支持仿真模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性分析，修正仿真模型，而且能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)和幫助。利用Virtual.Lab所提供的完備的工具庫(kù)，可以非常方便的對(duì)仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，例如模態(tài)振型、工作變形和頻響函數(shù)。以原有的有限元模型為基礎(chǔ)，得到實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)所需的激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)的數(shù)目以及它們的最優(yōu)布置，用來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，從而避免實(shí)驗(yàn)測(cè)試中的錯(cuò)誤和大量重復(fù)性的工作。以Virtual.LabCorrelation為基礎(chǔ)的仿真與試驗(yàn)相關(guān)性分析可以完成以下任務(wù)：模型驗(yàn)證：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)有限元模型進(jìn)行評(píng)估為了保證工程機(jī)械振動(dòng)噪聲仿真和疲勞分析的準(zhǔn)確性，必須可靠地驗(yàn)證有限元模型。這就需要對(duì)該有限元模型進(jìn)行部件級(jí)的、子系統(tǒng)級(jí)的以及系統(tǒng)級(jí)的模型驗(yàn)證?？苫谠囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，也可以利用驗(yàn)證過(guò)的類似結(jié)構(gòu)的仿真模型。LMSVirtual.Lab提供一系列工具用來(lái)對(duì)比分析不同模型之間的動(dòng)態(tài)特性，分析模型之間的相關(guān)性。這些模型可以是傳統(tǒng)的有限元模型和與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，也可以在有限元模型之間和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g進(jìn)行相關(guān)性分析。PreTest-預(yù)試驗(yàn)：設(shè)計(jì)傳感器和激勵(lì)源的布置位置并進(jìn)行優(yōu)化基于已有的有限元模型，LMSVirtual.Lab預(yù)試驗(yàn)分析模塊為測(cè)試人員提供信息，以便更好地把握測(cè)試過(guò)程。借助LMSVirtual.Lab預(yù)試驗(yàn)分析模塊能夠方便地建立初始的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒖梢酝ㄟ^(guò)專門技術(shù)以優(yōu)化初始的測(cè)試模型，基于內(nèi)置的模態(tài)置信度指標(biāo)可以衡量模態(tài)之間的相似度。最佳的試驗(yàn)方案應(yīng)該是使用最少的傳感器，并且保證試驗(yàn)?zāi)B(tài)不會(huì)出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。Virtual.Lab具有最大非對(duì)角線模態(tài)置信度(MaximumOff-diagonalMAC，簡(jiǎn)稱MODMAC)方法，可以逐步完善測(cè)試模型，使最終得到的一組測(cè)試自由度能夠有效避免模態(tài)間的混疊。靈敏度分析和模型修正：指出建模過(guò)程中誤差產(chǎn)生的原因，定義系統(tǒng)目標(biāo)和改進(jìn)仿真模型完成相關(guān)性分析之后，可以進(jìn)行靈敏度分析并修正有限元模型，從而使有限元模型和參考模型的匹配更好。用于靈敏度分析的參數(shù)包括材料屬性參數(shù)和單元屬性參數(shù)等，而修正模型的優(yōu)化目標(biāo)可以是整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量、某一階相關(guān)性很差的固有頻率，或者是單位載荷條件下的振動(dòng)水平等。通過(guò)靈敏度分析的結(jié)果來(lái)推斷模型中需要修正的部位，并從指定參數(shù)中找出影響最大的參數(shù)。進(jìn)一步通過(guò)驅(qū)動(dòng)有限元求解器的優(yōu)化功能或Virtual.LabOptimization模塊，可以完成優(yōu)化迭代過(guò)程，從而使仿真模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ推ヅ?。試?yàn)與仿真的混合建模LMS提供獨(dú)特的仿真試驗(yàn)混合建模技術(shù)，其要旨是將試驗(yàn)得到的結(jié)構(gòu)模態(tài)或傳遞函數(shù)模型與Virtual.Lab中的有限元模型裝配在一起，進(jìn)行混合分析。這種技術(shù)有效利用了試驗(yàn)和仿真兩種手段的長(zhǎng)處，在提高精度、有效利用資源的同時(shí)可以加快研發(fā)進(jìn)程。LMSVirtual.Lab可以進(jìn)行獨(dú)一無(wú)二的混合仿真，Virtual.Lab提供了將虛擬模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b配起來(lái)的混合建模功能，對(duì)系統(tǒng)級(jí)的混合模型進(jìn)行更快的精確模擬，這要求軟件不但可以創(chuàng)建出基于子系統(tǒng)和部件模型，而且要求虛擬模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诜椒ㄉ虾蛿?shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)兼容，從而將基于試驗(yàn)的模型和載荷與虛擬模型及合成載荷相結(jié)合進(jìn)行仿真。LMS的仿真試驗(yàn)相關(guān)性分析和混合建模技術(shù)是將LMS的3D仿真技術(shù)與測(cè)試技術(shù)相結(jié)合的典型應(yīng)用，主要服務(wù)于裝甲車輛的振動(dòng)噪聲和疲勞耐久性等領(lǐng)域，它能夠?qū)⑻摂M模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b配起來(lái)進(jìn)行混合建模，從虛擬仿真和已有設(shè)計(jì)的試驗(yàn)過(guò)程中，獲取精確的載荷數(shù)據(jù)，從而通過(guò)采用試驗(yàn)驗(yàn)證的載荷及驗(yàn)證過(guò)的虛擬模型提高仿真分析的效率和精度。在裝甲車輛開發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)仿真與試驗(yàn)相關(guān)性分析、混合建模等多種技術(shù)，提高仿真分析的置信度。例如，在進(jìn)行振動(dòng)噪聲仿真分析或疲勞耐久性仿真分析時(shí)，通過(guò)相關(guān)性分析方法，基于結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)等試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)仿真有限元模型進(jìn)行相關(guān)性分析和模型修正，以提高和改進(jìn)有限元模型的精確性，從而保證數(shù)值仿真的結(jié)果正確有效。2.3.7多學(xué)科協(xié)調(diào)仿真和優(yōu)化裝甲車輛系統(tǒng)是學(xué)科高度密集的復(fù)雜系統(tǒng)，其機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、流體傳動(dòng)系統(tǒng)彼此緊密集成，因此系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性、動(dòng)強(qiáng)度與疲勞可靠性、振動(dòng)噪聲以及控制性能等彼此互相關(guān)聯(lián)，存在密不可分的內(nèi)在聯(lián)系。裝甲車輛系統(tǒng)仿真分析涉及有限元、多體動(dòng)力性、疲勞耐久性分析、NVH與聲學(xué)仿真、機(jī)電一體化分析、流體傳動(dòng)等多領(lǐng)域系統(tǒng)級(jí)仿真等領(lǐng)域，在動(dòng)力學(xué)分析、穩(wěn)定性分析、可靠性與耐久性分析、舒適性分析等每一種性能分析中，都需要綜合運(yùn)用不同分析方法。因此，裝甲車輛系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)多學(xué)科聯(lián)合仿真，并打通多學(xué)科聯(lián)合仿真中軟件集成的通道的數(shù)據(jù)流，克服不同學(xué)科分析之間數(shù)據(jù)交互和集成的困難，從而消除多學(xué)科協(xié)同仿真和多學(xué)科優(yōu)化的障礙。以Virtual.Lab和Imagine.Lab為核心架構(gòu)的重型機(jī)械多學(xué)科仿真可以包括以下四個(gè)層面：Virtual.LabMotion與Imagine.Lab的機(jī)電聯(lián)合仿真，即LMS的1D+3D仿真解決方案；Virtual.LabMotion、Structure、Durability等模塊結(jié)合的系統(tǒng)級(jí)一體化疲勞分析。即通過(guò)剛?cè)狁詈戏治霁@取部件的載荷或應(yīng)力譜，然后通過(guò)Virtual.LabDurability進(jìn)行疲勞分析；Virtual.LabMotion、Structure、NVM和Acoustics等模塊結(jié)合的系統(tǒng)級(jí)一體化振動(dòng)噪聲分析。即通過(guò)剛?cè)狁詈戏治龅玫浇Y(jié)構(gòu)部件的振動(dòng)載荷，然后通過(guò)Virtual.LabNVM進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)分析，最后通過(guò)Virtual.LabAcoustics進(jìn)行噪聲輻射分析；以上三個(gè)層面的集成，即機(jī)電聯(lián)合仿真與一體化疲勞分析及一體化振動(dòng)噪聲分析的集成。此外還包括Imagine.Lab與Simulink的集成、Virtual.LabAcoustics與STARCD等流體軟件的集成等。多學(xué)科協(xié)同仿真流程可以用下圖表示：以下分別說(shuō)明多學(xué)科協(xié)同仿真的技術(shù)途徑。機(jī)電聯(lián)合仿真機(jī)電一體化與閉環(huán)回路分析主要基于Imagine.LabAMESim和Virtual.LabMotion的無(wú)縫集成功能實(shí)現(xiàn)。為支持機(jī)、液、氣、電、控系統(tǒng)多學(xué)科仿真，LMS已開發(fā)出Imagine.LabAMESim和Virtual.LabMotion之間的無(wú)縫集成接口。Imagine.LabAMESim與Virtual.LabMotion的無(wú)縫集成Imagine.LabAMESim和Virtual.LabMotion可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)集成和閉環(huán)分析：Co-Simulation分布式聯(lián)合仿真方式AMESim和VLMotion求解器在分析過(guò)程中同時(shí)運(yùn)行，分別求解各自的模型，在設(shè)定的通訊步長(zhǎng)上通過(guò)接口進(jìn)行信息交換。如下圖所示：Imagine.Lab與Virtual.LabMotion聯(lián)合仿真Coupled主從耦合求解器調(diào)用方式AMESim電液系統(tǒng)模型編譯為dll文件，集成到VLMotion中，VLMotion作為主求解器，分析過(guò)程中由VLMotion進(jìn)行積分求解。如下圖所示。此種方式可以將AMESim模型參數(shù)和變量導(dǎo)入VLMotion，即WatchParameter和WatchVariable，允許在VLMotion中直接觀察和修改AMESim模型的參數(shù)，而無(wú)需回到AMESim中修改，再重新導(dǎo)入。由于導(dǎo)入了控制和電液系統(tǒng)的參數(shù)，因此在Virtual.LabMotion中可以進(jìn)行機(jī)、液、電、控一體化的多學(xué)科優(yōu)化。Imagine.Lab以求解器調(diào)用形式集成到Virtual.LabMotion系統(tǒng)級(jí)一體化疲勞分析LMSVirtual.Lab實(shí)現(xiàn)了多體仿真、剛?cè)狁詈戏治?、疲勞分析等多學(xué)科之間的無(wú)縫連接。Virtual.LabMotion剛?cè)狁詈戏治鼋Y(jié)果的載荷和應(yīng)力譜，可以直接作為Virtual.LabDurability疲勞分析的輸入條件。Virtual.Lab把多體動(dòng)力學(xué)Virtual.LabMotion進(jìn)行的載荷預(yù)測(cè)和Virtual.LabDurability部件疲勞求解器的效率和精度結(jié)合，可以在多體分析中使用柔性體來(lái)改善應(yīng)力預(yù)測(cè)，并無(wú)縫地用于耐久性分析。耐久性分析模塊組包含各種疲勞評(píng)估方法，以及智能的后處理有助于直接在系統(tǒng)級(jí)上改善疲勞性能。Virtual.Lab系統(tǒng)級(jí)一體化疲勞分析的流程如下圖所示：Virtual.Lab系統(tǒng)級(jí)一體化疲勞分析流程系統(tǒng)級(jí)一體化振動(dòng)噪聲分析LMS系統(tǒng)級(jí)一體化振動(dòng)噪聲分析需要綜合運(yùn)用Virtual.LabMotion、NVM和Acoustics等模塊，可用于分析和預(yù)測(cè)外載荷引起的系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)噪聲輻射。其技術(shù)流程如下圖所示：首先通過(guò)剛?cè)狁詈戏治?，得到部件的載荷，然后以此載荷作為輸入條件，通過(guò)NVM模塊計(jì)算其振動(dòng)響應(yīng)，最后通過(guò)Acoustics模塊計(jì)算聲輻射。LMS系統(tǒng)級(jí)一體化疲勞分析和振動(dòng)噪聲分析的流程可以用下圖綜合表示：2.3.8軟件配置方案根據(jù)617廠產(chǎn)品特點(diǎn)、數(shù)字化樣機(jī)平臺(tái)建設(shè)和提升的主要需求，LMS建議如下表的軟件配置。軟件及最新版本模塊編號(hào)模塊名稱模塊代碼基本功能套數(shù)Imagine.LabAMESimR101LMSImagine.LabAMESimAdvancedIL-AME.03.1AMESim高級(jí)核心功能包12LMSImagine.LabHydraulicIL-DSS.10.2AMESim液壓系統(tǒng)分析功能13LMSImagine.LabHydraulicComponentDesignIL-DSS.11.3AMESim液壓元件設(shè)計(jì)功能14LMSImagine.LabPneumaticsIL-DSS.41.2AMESim氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能15LMSImagine.LabPneumaticComponentDesignIL-DSS.42.3AMESim氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)功能16LMSImagine.LabThermalIL-DSS.21.2AMESim熱分析功能17LMSImagine.LabThermal-HydraulicIL-DSS.22.3AMESim熱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能18LMSImagine.LabThermal-PneumaticIL-DSS.43.3AMESim熱氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能19LMSImagine.LabPowertrainIL-DSS.51.2AMESim動(dòng)力總成分析功能110LMSImagine.LabIFPDriveIL-DSS.01.2AMESimIFP整車性能分析功能1Virtual.LabMotionR101LMSVirtual.LabPremiumDesktopVL-HEV.22.1桌面環(huán)境（必備模塊）12LMSVirtual.LabMotionVL-MOT.33.2前后處理求解核心功能13LMSVirtual.LabFlexibleBodiesVL-MOT.72.2Motion基本柔性體功能14LMSVirtual.LabFlexibleBodiesAdvancedVL-MOT.73.3Motion高級(jí)柔性體功能15LMS