11月18日至22日，西門子工業(yè)軟件兩年一度的converge大會如期在拉斯維加斯舉行。會議集中了西門子工業(yè)軟件在各學(xué)科、各行業(yè)領(lǐng)域頂尖專家。大家匯聚一堂，互通有無，展示了西門子工業(yè)軟件全套技術(shù)解決方案。
Simcenter 3D作為一個(gè)3D多學(xué)科仿真平臺，匯聚了Nastran?、SDRC I-deas?、NX? CAE和LMS?等眾多成熟CAE工具的技術(shù)。為3DCAE提供統(tǒng)一、可擴(kuò)展、開放且可伸縮的環(huán)境，而且連接到設(shè)計(jì)、1D仿真、測試和數(shù)據(jù)管理。Simcenter 3D可以作為獨(dú)立仿真環(huán)境使用，也可與NX計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件集成部署。下面分享一個(gè)Simcenter 3D在汽車變速箱NVH分析方面的案例。
該案例來自于韓國現(xiàn)代汽車，現(xiàn)代汽車作為世界知名的汽車研發(fā)、制造廠商，一直以強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量聞名。在該案例中，韓國現(xiàn)代汽車采用了Simcenter 3D對其新能源車變速箱進(jìn)行載荷預(yù)測以及NVH分析，并取得了良好的分析效果。
汽車噪聲中，發(fā)動(dòng)機(jī)，輪胎和傳動(dòng)系統(tǒng)是其主要來源。尤其是對于電動(dòng)汽車，由于沒有傳統(tǒng)的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)背景噪聲的掩蓋，變速箱噪聲問題更為凸顯。因此如何分析變速箱NVH問題，變得尤為關(guān)鍵。
在韓國現(xiàn)代的案例中，西門子工業(yè)軟件工程咨詢團(tuán)隊(duì)使用Simcenter 3D Transmission Builder對復(fù)雜齒輪變速箱進(jìn)行參數(shù)化多體動(dòng)力學(xué)建模，其建模流程如下，可以很大程度上節(jié)約用戶的建模時(shí)間成本以及降低復(fù)雜操作帶來的出錯(cuò)幾率。
圖1 基于Simcenter 3D Transmission Builder的變速箱多體動(dòng)力學(xué)建模流程
如圖2所示，在Simcenter 3D環(huán)境中，由多體動(dòng)力學(xué)瞬態(tài)計(jì)算的動(dòng)態(tài)載荷可以無縫地用于下一步的聲學(xué)仿真。分析流程如圖7所示，覆蓋了從載荷源（齒輪嚙合力）—傳遞路徑（軸承和柔性殼體結(jié)構(gòu)）—聲學(xué)響應(yīng)計(jì)算。并且這個(gè)過程是無縫集成的，與這個(gè)分析過程中，任何設(shè)計(jì)參數(shù)變更的影響（比如：微觀修型參數(shù)的變更）可以直接體現(xiàn)在殼體的聲學(xué)響應(yīng)上，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)和減輕NVH現(xiàn)象，如齒輪敲擊以及嘯叫現(xiàn)象。
圖2 Simcenter3D變速箱聲輻射分析流程
在Simcenter 3DTransmission Builder中，提供了多級復(fù)雜程度的齒輪嚙合模擬方法。在現(xiàn)代汽車的案例中，在不同的分析階段可以分別采用從簡單到復(fù)雜的齒輪接觸算法。從而得到如圖3所示齒輪變速箱精確載荷。
圖3 變速箱載荷計(jì)算
由Simcenter 3D Motion中計(jì)算得到變速箱精確載荷以后，無需進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，可以直接使用Simcenter 3D Acoustic模塊讀入motion的模型和結(jié)果文件，并在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的NVH分析，得到變速箱聲學(xué)響應(yīng)結(jié)果，如圖4所示。
圖4 變速箱聲學(xué)計(jì)算
圖5 現(xiàn)代汽車高級工程師對Simcenter 3D的評價(jià)
整個(gè)項(xiàng)目完成以后，現(xiàn)代汽車工程師對Simcenter 3D給予了高度評價(jià)。最終韓國現(xiàn)代汽車選擇了西門子工業(yè)軟件，選擇了Simcenter3D作為其變速箱NVH分析的工具。Simcenter3D助力韓國現(xiàn)代新能源汽車進(jìn)行變速箱NVH分析，其分析方法和流程對于各大主機(jī)及零部件供應(yīng)商均有較大參考意義。
