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行业解决方案之 — Simcenter 3D发动机行业解决方案

2018-12-29 21:55:48·  来源：联宏科技 UGITC  
　
作者：汪永财 审校：冒小萍
 
发动机经历了蒸汽机、外燃机和内燃机三个发展阶段。不管是蒸汽机、外燃机还是内燃机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。按燃烧缸数可分为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：水平对置发动机R：转子发动机。其结构主要由气缸体、汽缸套、气缸盖和气缸垫等零件组成。
 
发动机结构介绍
 
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。
汽车发动机结构   摩托车发动机结构
 
车辆行业是许多发达国家的支柱产业，作为制造业的中坚，汽车工业一直是CAE应用的先锋，而发动机是各种车辆的动力来源，是它们的“心脏”，车辆发动机性能的优劣直接决定了车辆的运行状况和使用寿命等。CAE技术的应用，有效地推动了车辆发动机的研究的进展。
 
在汽车、摩托车行业的研发中心，CAE已成为设计链中必须的条件，没有CAE的设计就不能进入下一个技术开发流程。发动机设计过程中所涉及到的刚度、强度、疲劳、振动以及噪声等问题。可成熟的在设计阶段解决，这样就可以大幅度提高设计质量、缩短产品开发周期，节省大量开发费用。
 
发动机行业CAE运用
 
的现状分析与仿真需求
 
发动机行业CAE现状分析
 
车辆发动机行业目前CAE运用分析还是非常成熟的。很多发动机企业有完整的产品开发制造流程、设计、仿真分析规范及分析标准。因为他们有着专来的研发团队。但对于一些发动机零配件制造企业来说还没具备专业的仿真技术能力。不管是专业的技术研发中心还是专业的技术部门在现企业的设计、仿真分析过程中，还是存在一些问题：
 
---无产品设计仿真能力
一些专做发动机零部件的企业及国外出口配套的企业根本就没有设计能力，更加谈不上发动机整体性能仿真及零部件分析的能力。
---数字化设计开发流程不完善
企业有仿真分析能力，但在产品设计过程中的仿真分析还不够完善，没有形成详细的设计、仿真流程和体系。没有形成一个完整的分析方法及判定标准及没有建立分析数据库。
---CAE分析平台过多
有CAE仿真平台，但各工程师都在各自为战，运用各人较熟悉的分析软件，所以相关分析软件平台多而杂，这样各平台软件之间数据的连接性和格式通用性较差。
---分析类型不全面
在分析过程中只考虑一些表面上的问题，如发动机各零件的结构强度、刚度等。，而没考虑整个机体的性能分析如振动舒适性、疲劳、噪声等的性能要求，而这些也是市场抱怨的焦点问题。
 
车辆发动机CAE仿真需求
 
满足发动机各系统各零部件产品的静强度分析(线性和非线性）、模态分析、稳定性分析、瞬态分析仿真等结构强度分析能力
满足发动机整体的刚度要求，满足整车舒适度性能要求
满足设计、分析适应PLM管理要求，满足CAD/CAE协同仿真及分析结果管理要求
满足多专业应用、多学科高度集成的同一数字化平台仿真软件(动力学仿真、疲劳分析、及碰撞分析等)
 
联宏科技 Simcenter 3D
 
数字化仿真解决方案
 
联宏科技基于西门子工业软件，针对车辆发动机及其它零部件性能分析有着专业的Simcenter 3D数字化仿真解决方案。它集成多种解决方案的功能，并可覆盖广泛的仿真学科与行业应用。Simcenter 3D将仿真和物理测试与智能报告和数据分析技术相结合，以帮助用户创建更准确地预测产品开发过程中各阶段的产品性能。
 
---几何清理
Simcenter 3D 是一体化分析平台，所以在前处理网格时可快速的清理小的特征，如：小孔、小倒角、小尖角等。因为这些都可影响后续网格的质量从而直接输出错误的计算结果。所以在Simcenter 3D中有专业的几何清理工具，它可快速并自动化来处理这种结构小特征问题。
 
---网格划分
基于NX工具Simcenter 3D有着强大的网格划分功能。可在短时间内完成结构壳体及四面体网格，并且 “迭代网格网分析方法”为生成高质量的结构网格及流体网格提供保障。
---发动机缸体、曲轴刚度、强度及动力学分析
发动机曲轴、连杆强度分析中涉及各零件之间的相互作用，存在复杂的接触问题。传统的解决方法是大量简化分析模型，采用理论计算值为载荷边界并与仿真结合计算，但这样会存在很大的误差。
在Simcenter 3D中可以在非线性功能中进行整体建模、各部件之间采用接触等来模似真实的连接模块。Simcenter 3D高级非线性分析模块能够求解大多数的线性及非线性问题，包括结构静态、动态、热和响应等。对于通常一起发生作用的多个几何、材料和接触非线性问题，Simcenter 3D都可做相应的计算。
---发动机温度场分析
发动机一般位于散热器后的一个半封闭的舱内，而摩托车发动机除了水冷外还是风冷系统各部件之间的分部空间较小，这样就会造成发动机系统的散热困难，较高的温度会影响发动机的性能及靠近热源的其它部件。Simcenter 3D 是一套从CAE前后处理到最终报告的一体化方案，包括产品的设计修改、网格划分、边界处理及计算的专业软件和详细流程。
---发动机冷却系分析
发动机流场分析属于空气动力学分析的内容，主要分析发动机的冷却问题并提供优化方案。Simcenter 3D提供了全面的分的方案，如发动机机体温度场分析及机体冷却分析。
运用Simcenter 3D好处和优势
基于一个统一平台，用一个模型推动整个流程，一个完整的前处理和后处理环境
Simcenter 3D中的同步建模技术帮助用户减少了在模型简化和几何编辑上花费的时间
提高设计、分析、制造和自动化能力，最大限度地设计效率
行业的引领者，将设计规划与仿真分析紧密结合
准确预测产品性能
面向复杂产品的智能全面的仿真模型
专业领域的高端解决方案
多学科仿真和优化

关于联宏科技
上海联宏创能信息科技有限公司（以下简称联宏科技）是在西门子工业软件公司支持下成立的，旨在为中国国内重点用户提供西门子工业软件公司全线产品的专业授权分销和深度应用服务技术支持。主要为汽车、航空航天、通用机械、电子等机械制造业领域的用户提供包括软件产品以及技术服务在内的完整数字化产品工程解决方案。 
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