POWERTRAIN DYNAMICSSIMULATION

Simulation auf Systemebene

Getriebe

FEV Virtual Engine ist eine branchenspezifische Vertikal-Applikation basierend auf dem Mehrkörpersimulations-System Adams von MSC Software (1). Es enthält alle benötigten Bausteine, um Dynamikmodelle von Verbrennungsmotoren und ganzen Antriebssträngen aufbauen und analysieren zu können. FEV Virtual Engine stellt dafür intern realitätsnahe dreidimensionale parametrische Geometrien zur Verfügung, basierend auf dem Parasolid Kernel, dem weltweit führende 3D Solid Modeler – alternativ können native CAD Modelle mittels Import benutzt werden.

Die Nutzbarkeit flexibler Körper in modal reduzierter Form als Modal Neutral Files, einschließlich Kontakte zu und zwischen flexiblen Körpern, ertüchtigt die Mehrkörpersimulation zur Erfüllung auch höchster Anforderungen an die Vorhersagegenauigkeit. Eine breite Auswahl vordefinierter Modelle, eine vollständige Bibliothek von Modellierungskomponenten auf dem Stand der Technik, organisiert in für den Verbrennungsmotor/Antriebsstrang typischen Subsystemen, viele praktische Anleitungen, eine kontextsensitive Hilfe und die direkte Modellierung in 3D erlauben eine schnelle Einarbeitung in FEV Virtual Engine.

Die einzigartige Communicator Technologie und die außergewöhnliche Template-basierte Architektur (2) ermöglichen eine modulare und skalierbare Modellierung, die sowohl der Erfahrung des Mitarbeiters als auch den funktionalen Anforderungen der Simulation gerecht wird.

Die mächtig und hocheffiziente Kernkomponente Adams/Solver wird seit über drei Jahrzenten kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Adams unterstützt herstellerunabhängige Co-Simulation auf dem Stand der Technik über das standardisierte Functional Mock-up Interface (FMI).

FEV Virtual Engine ist ein wirklich offenes System – gekennzeichnet durch eine mächtige Skript-Sprache zur Automatisierung, der Möglichkeit zum Anpassen der Benutzerschnittstelle, zur Erstellung und Benutzung eigener Solver-Routinen und zur Erweiterung der Modellierungskomponenten um eigene Modellierungselemente.

Sogenannte Wizards automatisieren und beschleunigen den Aufbau komplexer Modelle wie Kurbeltriebe und Umschlingungstriebe.

Modelle und korrespondierende Daten sind von Anfang so in Datenbanken organisiert, dass selbst das Datenmanagement global agierender Unternehmen unterstützt wird. Fortschrittliche generische 3D Kontakte zusammen mit schnellen analytischen Ansätzen für Powertrain-typische Kontakte sichern einen äußerst breiten Anwendungsbereich.

Template-basierte Modellierung erlaubt eine einfache Wiederverwendung von Topologien und damit einen äußerst schnellen Aufbau neuer Modelle.

Nutzung

Modellierungshierarchie und Modellingsprozess. FEV Virtual Engine fördert eine modulare Modellierung. Man baut und analysiert einzelne Subsysteme, die im einfachsten Fall auch nur aus einer einzigen Komponente bestehen können. FEV Virtual Engine ist ein sogenanntes Template-basiertes Produkt: jedes Subsystem wird aus einer Vorlage abgeleitet, die quasi als Bauvorschrift die Topologie des Subsystems definiert. Subsysteme können passend für den jeweiligen Analysezweck angepasst und verfeinert werden. Schließlich können ein oder beliebig viele Subsysteme mit einem Test Rigs zu einem sogenannten Assembly zusammengesetzt werden, dieser Modellzustand wird für die Analysen benutzt.

Dementsprechend bietet FEV Virtual Engine zwei Benutzerschnittstellen, welche die Anforderungen und typischen Aufgaben der Modellgenerierung (Template Builder) und dessen Analyse (Standard Interface) widerspiegeln.

Erzeugen vollständig neuer Modelle (mit neuer Topologie). Zuerst erzeugt man ein Template mit der Benutzerschnittstelle des Template Builders. Die Erzeugung von Templates ist größtenteils durch sogenannte Wizards automatisiert – diese sind verfügbar für Kurbeltriebe und Umschlingungstriebe (Ketten, Zahnriemen und Keilriemen).

Wieder- oder Weiterbenutzung existierender Topologien. Da die Topologie eines Modells in Templates definiert wird können neue Subsysteme in der Benutzerschnittstelle des Standard Interfaces sehr einfach und schnell auf Basis der Templates erzeugt werden.

Das resultierende neue Subsystem kann dann natürlich für die gewünschte Analyse angepasst und verfeinert werden. Natürlich können existierende Subsysteme und Assemblies auch direkt weiterverwendet und angepasst werden. Die Anpassung einzelner Komponenten erfordert einen Mausklick.

Simulation / Analyse. Zum Simulieren des Modells müssen das oder die Subsysteme zusammen mit einem sogenannten Test Rig zu einem sogenannten Assembly verbunden werden. Das Test Rig leitet externe Lasten in das zu analysierende mechanische System ein. Der Prozess zum Erzeugen eines Assembly wird im Standard Interface ausgeführt. Mit dem Assembly kann man dann z.B. Simulationen bei kontinuierlicher Drehzahl oder einem Drehzahlhochlauf durchführen.

Postprocessing: Nach der Durchführung der Simulation kann das Modell zum einen animiert werden, zum anderen können die Ergebnisse der Simulation für detaillierte Analysen im Adams PostProcessor in Form von Diagrammen aufbereitet werden. Unter Windows können Diagramme direkt in die Zwischenablage kopiert und somit einfach in beliebige weitere Dokumente eingefügt werden.

Über Templates

Templates und der Template-basierte Modellierungsansatz sind die Basis für Modularität und Skalierbarkeit. Die Templates erlauben die Trennung von Topologie (“hat ein Lager”) von den tatsächlichen Daten (Lagerdurchmesser, Lagerbreite, Lagertyp). Die Modelldaten sind später (im Standard Interface) jederzeit anpassbar, die Topologie des Modells nicht. Gute Templates garantieren ein vollständiges Modell und direkt vergleichbare Ergebnisse. Damit sorgen Templates auch für eine Qualitätssicherung in der Modellierung und Analyse.

Simulation / Analysis
Simulation / Analysis
Postprocessing
Postprocessing