Специальные лекции для автомобильной промышленности
 

Специальные лекции для автомобильной промышленности

Специальные лекции рекомендуются в качестве дополнения к лекциям общего назначения

Корпорация MSC Software – лидер в области разработки и поставки технологий VPD для автомобильной промышленности

30 - 60 мин.

Сокращение продолжительности цикла разработки изделий, ускорение внедрения инноваций, повышение качества и снижение затрат – таковы основные причины все более активного применения технологий виртуального проектирования изделий по мнению ведущих автомобильных компаний мира. Виртуальное проектирование и моделирование испытаний виртуальных прототипов в автомобильной промышленности принципиально увеличивают прибыли компаний за счет сокращения цикла проектирования, числа прототипов и, как следствие, освобождения значительных финансовых ресурсов.

Корпорация MSC Software является бессменным мировым лидером, крупнейшим разработчиком и поставщиком наиболее совершенного и гибкого пакета систем виртуального проектирования изделий (VPD).

В лекции приводится краткий обзор более чем 40-летней истории развития корпорации, начиная с разработки по заказу американского правительства легендарного программного кода NASTRAN. Приводятся данные авторитетных исследований IT-рынка, подтверждающие лидирующие позиции MSC Software на рынке CAE, CAM, SDM систем.

Делается акцент на главной задаче MSC Software – обеспечение сокращения продолжительности и стоимости цикла "проектирование – сертификация" изделий.

Демонстрируются примеры применения VPD технологий MSC в различных отраслях промышленности. Автомобилестроение, наряду с авиационно-космической, оборонной, железнодорожной промышленностями, является основным направлением развития расчетных систем MSC Software.

Говорится о методологии виртуального проектирования изделий, как последовательности мероприятий по разработке и отладке Виртуального прототипа изделия, моделировании функциональности изделия, проведения виртуальных испытаний изделия и его оптимизации.

Демонстрируются виртуальные модели транспортных средств, использованных лидирующими автомобильными компаниями для разработки своих изделий.

Показывается построение полнофункциональной виртуальной модели автомобиля, включающей шасси, двигатель, ходовую часть, кузов, системы управления, модели водителя и пассажиров.

Приводятся примеры различных виртуальных испытаний изделия (пассивная безопасность, ресурс, устойчивость, управляемость, вибро-акустические и прочностные характеристики и т.д.).

В заключение, говорится о современных тенденциях в виртуальном моделировании, о примерах сокращения сроков и увеличении прибыли за счет внедрения VPD, в частности, на Daimler-Chrysler и Toyota.

Дается краткий обзор основных систем виртуального моделирования и анализа MSC Software.

Процесс виртуальной разработки изделий в автомобилестроении с позиции корпорации MSC Software

30 - 150 мин.

Условия рынка разработки и производства автомобильной техники характеризуются как сложные. В частности, отмечается рост требований потребителей к качеству, надежности, безопасности, стоимости изделий. Ужесточаются сертификационные требования и требования страховых компаний. Растет глобальная конкуренция производителей и т.д.

В этих условиях, автомобильным компаниям необходимо предпринимать специальные меры, чтобы удержаться на рынке и усилить свои позиции.

В лекции отмечается, что эффективное применение технологий виртуальной разработки изделий обеспечивает ускорение внедрения инноваций, улучшение потребительских свойств изделий, повышение качества, снижение рисков, снижение затрат, сокращение сроков разработки изделия, увеличение прибыли предприятия. Технологии виртуальной разработки изделий обеспечивают системный уровень управления проектированием и принятием решений.

Дается понятие о виртуальной разработке изделия.

Отмечается, что виртуальный прототип является базовым элементом стратегии виртуальной разработки изделия. Иллюстрируется построение виртуального прототипа на основании спецификации изделия и функциональных моделей различных компонентов и подсистем. Верифицированный виртуальный прототип изделия далее эффективно используется для исследования и оптимизации его эксплуатационных характеристик.

Обращается внимание на то, что инструменты MSC обеспечивают согласованную разработку виртуального прототипа изделия распределенной командой разработчиков, в том числе интернациональной.

Говорится о том, что виртуальные испытания изделий, в общем, должны соответствовать регламентированным натурным испытаниям и обеспечивать получение достоверной информации о функциональности изделия (работоспособности узлов и агрегатов в составе изделия (шасси, двигатель, ходовая часть, кузов и т.д.), характеристиках пассивной безопасности, параметрах систем управления, динамике движения автомобиля, вибро-акустических характеристиках, ресурсе).

Кратко рассматриваются назначение, состав и основные характеристики компьютерных систем MSC Software, реализующих VPD-технологии в масштабах предприятия: систем, входящих в "жетонную" MasterKey лицензию, принципиально нового мультидисциплинарного решения MSC Nastran, SimManager, SimDesigner. Поясняется смысл жетонной системы лицензирования MSC MasterKey, дается информация о преимуществах ее использования.

Особое внимание уделяется вопросам внедрения систем Виртуальной Разработки Изделий в масштабах предприятия, которое базируется на разработке и поставке лучших в своем классе систем инженерного анализа, развитии и качественном сопровождении систем, обучении пользователей, разработке специальных приложений, обеспечении автоматизации и интеграции процессов, управлении данными инженерного моделирования и анализа.

В завершение приводятся примеры успешного использования технологий виртуальной разработки изделий MSC Software лидирующими автомобильными компаниями мира (Audi, BMW, Jaguar, Ford, PSA, Daimler-Chrysler, Honda, Toyota, Bugatti, Magna Steyr, Orion, Isuzu, Komatsu, Suzuki, Nissan, Mitsubishi, GM, Hyundai, Mazda, Opel, Volvo, Volkswagen и др.).

Системный уровень виртуального проектирования в автомобильной промышленности. Виртуальный цифровой автомобиль

30 - 60 мин.

Современный автомобиль – сложный комплекс тесно взаимодействующих между собой механизмов и систем, которые в целом должны обеспечивать выполнение требований по функциональности, безопасности, комфортабельности, эргономичности, экономичности и т.п.

Стоимость разработки и запуска в производство новой крупносерийной модели легкового автомобиля составляет сотни миллионов долларов, а успех всего дела зависит не только от конструкции и качества изготовления отдельного агрегата, но и от степени согласованности и оптимальности характеристик всех механизмов и систем нового изделия. Для снижения риска не возврата инвестиций огромное значение приобретают компьютерное моделирование и исследования параметров работы будущего изделия на самых ранних этапах разработки, на базе которых на системном уровне выбираются и оптимизируются параметры всего изделия, определяются требования к механизмам, системам, агрегатам, формируются технические задания предприятиям-смежникам.

Основная тема лекции – предлагаемый компанией MSC Software интегрированный комплекс программных продуктов, обеспечивающий моделирование и всесторонние исследования автомобильной техники на системном уровне.

В данной лекции акцент делается на демонстрации возможностей совместного комплексного использования систем MSC Nastran, Adams (в том числе его специализированных для автомобильной промышленности модулей), Easy5 и др.

Иллюстрируется, что применение технологий MSC Software позволяет на старте разработки выбрать основные параметры конструкции, которые впоследствии обеспечат успешное решение задач компоновки, безопасности, управляемости, долговечности, комфортабельности и т.п.

Исследования функционирования будущего изделия на системном уровне выполняется на базе виртуального цифрового автомобиля (Functional Digital Vehicle), подход к формированию которого рассматривается в данной лекции. Этот подход базируется на принципах комплексного моделирования, в основе которого лежат:

  • создание совместимых виртуальных моделей отдельных узлов и механизмов, допускающих исследование как в “автономном” режиме, так и в составе единой модели (автомобиля в сборе);
  • учёт податливости компонентов (что неизбежно при фундаментальном требовании снижения массы изделия);
  • моделирование сложных характеристик отдельных комплектующих (шины, виброизоляторы) с использованием экспериментальных данных;
  • точное моделирование взаимодействия автомобиля с дорожным полотном, как одним из существенных источников динамических нагрузок, заметно влияющих на долговечность машины;
  • учёт и моделирование процессов с “немеханической” природой, происходящих в высокотехнологических агрегатах современного автомобиля (гидросистемы и гидроприводы, электроприводы большой мощности, системы управления, в том числе микропроцессорные и т.п.);
  • максимально реалистичное моделирование работы водителя, как звена динамической системы “дорога-шина-автомобиль-водитель”.

Построение виртуального цифрового автомобиля на базе технологий MSC Software и его использование для исследования работы проектируемых изделий на системном уровне иллюстрируется в лекции с использованием примеров из практики ведущих компаний-автопроизводителей и поставщиков автокомпонентов (Magna Steyer, Volvo, Bugatti, Audi, TRW, MANDO, DaimlerChrysler, BMW, GM и др.).

Структура и возможности систем инженерного анализа MSC Software, базы внедрения технологий виртуальной разработки изделий в масштабах предприятия

40 - 120 мин.

Лекция содержит обзор возможностей основных систем инженерного анализа MSC Software. Информация ориентирована на широкий круг слушателей (инженеров) и будет понятна, в том числе, не специалистам в области расчетного моделирования и анализа.

Приводится обзор возможностей главной системы MSC – MSC Nastran в приложении к задачам проектирования автотранспортной техники:

Решение задач линейной и нелинейной статики, запасов прочности, сложных контактных взаимодействий, свободных частот и форм колебаний, потери устойчивости в линейной и нелинейной постановках, частотного отклика, отклика на случайное воздействие, спектрального анализа, линейных и нелинейных переходных процессов в конструкциях, теплопередачи (линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные процессы), внешней и внутренней виброакустики, разрушений конструкции.

Демонстрируются примеры решения задач параметрической оптимизации и оптимизации формы изделия, многокритериальной оптимизации, быстропротекающих нелинейных динамических процессов ударного характера (задачи пассивной безопасности).

Обращается внимание на возможности MSC Nastran в выполнении анализа с использованием метода суперэлементов, эффективном распараллеливании решения больших задач (SMP и DMP), использовании широчайшей библиотеки конструкционных материалов и композитов, использовании библиотеки специальных элементов - коннекторов (сварные точки, болты, заклепки и др…).

В обзоре возможностей системы Marc, акцент делается на решении задач существенно нелинейного поведения конструкций (контактные задачи, большие перемещения и/или деформации, потеря устойчивости панелей кузова, расчет конструкций, содержащих резино-технические изделия и др.).

Рассматриваются возможности системы Dytran для решения задач пассивной безопасности автомобиля (моделирование различных crash-тестов, срабатывание подушек безопасности, анализ повреждения замков и запорных устройств при ударе и др).

Говорится о возможностях системы Actran при решении задач внутренней и внешней акустики.

Большое внимание уделяется возможностям системы Adams, позволяющей создать виртуальную модель автомобиля, включающей все его основные системы (шасси, двигатель, ходовую часть, кузов, системы управления, модели водителя и пассажиров) для анализа и оптимизации динамических характеристик и долговечности.

Показываются основные возможности системы Fatigue при решении задач усталостной долговечности изделий, системы SimDesigner как инструмента проведения базовых видов расчетов на рабочем месте конструктора (не специалиста в расчетном моделировании) и др.

Отдельно рассматриваются особенности и возможности средств пре- и пост-процессорного обеспечения расчетов в процессе виртуальной разработки изделий - Patran и SOFY. Эти системы, обладающие современным графическим интерфейсом, являются интегрирующей средой для систем инженерного моделирования и анализа.

Организация процесса виртуальной разработки изделий на предприятиях автомобильной промышленности

30 - 150 мин.

Технологии VPD – это не только системы моделирования, какими бы совершенными они ни были. Краеугольным камнем внедрения систем VPD является оптимальная организация, применение эффективной системы управления процессами и данными проектирования.

На данном семинаре слушатели знакомятся с общими возможностями системы SimManager, которая обеспечивает системный подход и инфраструктуру для управления процессами и данными инженерных подразделений предприятия при выполнении проектов.

В лекции приводится обзор современных тенденций развития рынка PLM (Product Lifecycle Management) технологий, обзор современных тенденций рыка систем инженерного анализа CAE как сегмента PLM рынка.

Демонстрируется все возрастающая роль и интеграция CAE в процесс разработки изделий.

Говорится о том, что без эффективного управления процессами и данными инженерного моделирования и анализа, невозможно по настоящему эффективное использование инструментов CAE.

Показывается роль SimManager в PLM стратегии предприятия, его органичная связь с PDM системами.

Рассматриваются основные возможности SimManager (обеспечение общей информационной среды; автоматизация применения стандартных (утвержденных) методик и шаблонов анализа; автоматический анализ стандартных расчетных случаев; обеспечение легкого, структурированного доступа ко всем данным и процессам инженерного компьютерного моделирования в масштабах предприятия; отслеживание – как, когда и кем данные были созданы и куда (кому) отправлены; преобразование данных для передачи из одной системы в другую; автоматическая генерация стандартных отчетов по результатам моделирования и т.д.).

На примерах лидирующих автомобильных компаний демонстрируется опыт внедрения SimManager, приводится информация об экономической эффективности его применения.

Особое внимание уделяется техническим, организационным и коммерческим аспектам внедрения среды SimManager на предприятии.

Для наглядного пояснения того, как работает SimManager, предлагается ознакомиться с несколькими демонстрационными порталами. В том числе с порталом, обеспечивающим управление процессами и данными в инженерных подразделениях автомобильного предприятия.

Виртуальное проектирование транспортных средств на основе VPD технологий MSC Software.

Решение специализированных задач VPD в автомобильной промышленности.
Построение виртуальной модели транспортного средства
120 - 180 мин.

Дальнейшее совершенствование конструкции современных автомобилей требует качественно новых подходов и инструментов анализа.

Современный уровень технологий проектирования позволяет сместить акцент в разработках с экспериментов и натурных испытаний на виртуальное компьютерное моделирование и оптимизацию, как более дешёвые, требующие меньших временных и материальных затрат методы.

Компания MSC Software предлагает интегрированный комплекс программных продуктов, обеспечивающий моделирование и всесторонние исследования автомобильной техники на всех уровнях, начиная с самых ранних этапов разработки и до стадии “шлифовки” конструкции на этапе предпроизводственных испытаний.

В качестве основного инструмента виртуального моделирования предлагается программный пакет Adams. Моделирование мехатронных систем в Adams поддерживается специализированным пакетом Easy5. “Поставка” исходных данных по жесткостным характеристикам отдельных компонентов виртуальной модели обеспечивается программными пакетами MSC Nastran и Marc, а анализ долговечности деталей в условиях динамического нагружения (“постпроцессинг” результатов, полученных в Adams) – пакетом Fatigue.

В лекции рассматриваются основные возможности программных пакетов Adams, Easy5, MSC Nastran, Marc, Fatigue по виртуальному моделированию автомобильной техники.

Показывается, что использование программных продуктов MSC позволяет учесть следующие эффекты:

податливость компонентов (что неизбежно при фундаментальном требовании снижения массы изделия);

  • реальные характеристики отдельных комплектующих (шины, виброизоляторы);
  • взаимодействие автомобиля с дорожным полотном, как одним из существенных источников динамических нагрузок, заметно влияющих на долговечность машины;
  • процессы, происходящие в высокотехнологических агрегатах современного автомобиля (гидросистемы и гидроприводы, электроприводы большой мощности, системы управления, в том числе микропроцессорные, и т.п.);
  • особенности работы водителя, как звена динамической системы “дорога-шина-автомобиль-водитель”.

Обращается внимание на то, что фактор времени является одним из основных при виртуальном моделировании и исследовании функционирования разрабатываемого автомобиля, особенно на самых ранних этапах проектирования. С целью сокращения затрат времени и повышения точности моделирования и расчётов MSC разработала и предлагает вертикально интегрированные продукты ADAMS/Car и ADAMS/Engine. Применение этих продуктов, включающих параметризованные шаблоны (templates) моделей автомобиля и двигателя внутреннего сгорания, существенно облегчает и ускоряет процесс исследования. В лекции рассматриваются примеры применения ADAMS/Car и ADAMS/Engine для моделирования и исследования автомобильной техники на ведущих предприятиях-автопроизводителях.

В качестве примера применения технологий MSC в автомобильной промышленности подробно рассматривается решение задачи обеспечения требуемой долговечности несущей системы (рамы) транспортного средства. Вследствие чрезвычайно сложного характера режима нагружения несущей системы транспортного средства эта задача традиционно решалась экспериментально на базе испытаний физических прототипов. Такой порядок создания новой машины часто выявлял необходимость больших или меньших изменений в конструкции на поздних стадиях проекта, что приводило к потерям времени, материальным затратам, а нередко и к ухудшению запланированных технических характеристик в угоду достижения требуемого ресурса.

Показывается, что применение компьютерных технологий MSC Software (Adams, MSC Nastran, Fatigue) в сочетании с накопленной информацией по испытаниям изделия-прототипа позволяет выполнять значительный объём работ по обеспечению долговечности изделия на этапе проектирования, уменьшив объём испытаний опытных образцов или даже сведя их к верификационным/сертификационным испытаниям.

Рассмотрение вопросов виртуального моделирования и исследования автомобильной техники иллюстрируется большим количеством примеров успешного применения технологий MSC Software для решения этих задач на ведущих автомобильных компаниях мира.

Решение задач пассивной безопасности в интегрированной среде продуктов MSC Software.

20 - 40 мин.

В лекции приводится обзор задач по обеспечению безопасности автомобиля, стоящих перед разработчиками (обеспечение безопасности при различного рода ударах, срабатывании подушек безопасности, использование систем динамической стабилизации автомобиля, ABS, DSC, LSC…, учет особенностей аквапланирования, анализ работы замков и сидений в аварийных ситуациях, обеспечение безопасности топливных баков и т.д.).

Демонстрируется, как с использованием систем MSC Nastran, Adams, Easy5 исследуется и оптимизируется мехатроника автомобиля, объединяющая в себе механические системы автомобиля и системы автоматического контроля и управления, в т.ч. микропроцессорные. Приводятся примеры успешного применения технологий виртуального проектирования на ведущих компаниях, разрабатывающих активные системы бортового контроля и активных подвесок автомобилей - TRW и Continental.

Показывается решение задачи аквапланирования шины на различных скоростях движения автомобиля с использованием системы Dytran.

Особое внимание уделяется моделированию всевозможных crash-тестов автомобилей, испытаний на опрокидывание, других испытаний по пассивной безопасности с помощью систем Dytran, MSC Nastran и Adams.

На примерах компаний Autoliv и Takata демонстрируются возможности системы Dytran по моделированию работы подушек безопасности различного вида. Расчетные модели включают как собственно модели подушек безопасности, так и модели манекенов, удерживающих систем, интерьера автомобиля.

Так же рассматриваются примеры компании TI Automotive по анализу повреждаемости наполненных топливных баков при ударе.

Оптимизация изделий автомобильной промышленности по долговечности на базе технологий MSC Software.

45 - 180 мин.

Обращается внимание на ряд особенностей процесса усталостного разрушения, демонстрируемых динамически нагруженными конструкциями. Дается понятие об усталостном разрушении.

Лекция содержит обзорный материал по возможностям специализированной системы углубленного исследования усталостного разрушения Fatigue. Большое внимание обращается на то, что при анализе долговечности автомобильных изделий особенно актуально комплексное использование широкого набора систем MSC (Fatigue, MSC Nastran, Adams, Marc, Patran).

Приводится информация об основных методах анализа долговечности, обеспечиваемых системой Fatigue (SN (многоцикловый анализ), EN (малоцикловый анализ), анализ скорости роста трещины, анализ долговечности в условиях непропорционального многоосного НДС, анализ долговечности сварных точек и швов, аппарат виртуальных датчиков деформаций и т.д.). Говорится об особенностях реализации перечисленных методов, даются пояснения и рекомендации о применимости того или иного метода при анализе долговечности конкретных изделий.

Говорится о возможности применения двух подходов к заданию истории нагружения изделия – определение истории во временной и частотной областях.

Рассматриваются основные способы получения достоверных историй нагружения автомобильной техники.

Особое внимание обращается на требования к расчетным виртуальным моделям изделий, используемым при анализе долговечности, на специальные подходы к конечно-элементному моделированию в его приложении к решению задач анализа долговечности. Отдельно говорится о способах получения исходных данных по усталостным характеристикам материалов.

Приводятся данные независимого исследования рынка систем анализа долговечности, подтверждающие лидирующие позиции системы Fatigue в автомобильной промышленности.

На примерах ведущих автотранспортных компаний (GM, DaimlerChrysler, Volkswagen, John Deer, Volvo и др.) показывается рост применения системы Fatigue в проектном процессе, демонстрируется комплексное использование системы Fatigue совместно с системами MSC Nastran и Adams при анализе долговечности изделий. Отмечается, что Adams наряду с физическими испытаниями является уникальным инструментом получения достоверной информации о нагрузках, приходящихся на автомобиль при его движении по дороге.

В заключение, говорится об истории развития методов анализа долговечности изделий, о современном состоянии этих методов и об их месте в общей стратегии виртуальной разработки изделий предприятия.

Комплексный нелинейный анализ узлов автомобиля, в том числе содержащих резинотехнические материалы.

Нелинейные контактные задачи, сложные модели материалов
30 - 50 мин.

В лекции рассматриваются общие возможности системы Marc, а так же MSC Nastran по решению инженерных задач автомобильной тематики. Анализ эксплуатационных характеристик изделий, моделирование режимов работы, в том числе аварийных, моделирование технологических процессов – неполный список проблем, которые можно решить, используя систему Marc и ее реализации в MSC Nastran.

Приводится информация об особенностях системы, позволяющих проводить комплексный нелинейный анализ и оптимизацию изделий (полностью автоматические контактные алгоритмы, автоматическое адаптивное переразбиение (remeshing) конечно-элементной сетки в процессе анализа, полный набор моделей материалов, устойчивые алгоритмы, возможность выполнения расчетов в распараллеленном многопроцессорном режиме).

Возможности системы иллюстрируются на примерах решения одних из наиболее сложных задач инженерного моделирования - анализе изделий, содержащих РТМ. Номенклатура таких изделий в составе автомобиля обширна (чехлы, манжеты, уплотнители, сайлентблоки, амортизаторы и т.д.). Работа таких конструкций часто существенно нелинейна (большие перемещения, деформации, развитые контактные зоны, сложные модели материалов).

Подробно рассматривается решение задачи оптимизации конструкции сайлентблока.

Демонстрируется моделирование технологического процесса сборки сайлентблока, необходимое для учета преднагруженного НДС его резинометаллического элемента.

Дается информация об одном из эффективных методов решения, обеспечиваемых системой Marc, - преобразовании осесимметричных решений в трехмерные, с возможностью использования полученного НДС изделия на последующих этапах расчета.

Среди прочих задач, рассматривается использование системы Marc при моделировании низкоскоростных продавливаний элементов конструкции кузова автомобиля (моделирование регламентируемых тестов по пассивной безопасности и анализ потери устойчивости панелей кузова).

В заключение кратко описываются возможности системы Marc по выполнению параллельных многопроцессорных вычислений.

Технологии MSC Software для решения проблем снижения вибрации и шума.

NVH (noise, vibration, harshness)
60 - 120 мин.

проблемы обеспечения требуемых виброакустических характеристик изделий весьма актуально для всех отраслей промышленности. Для автомобильной промышленности, где есть даже свой, “автомобильный”, термин - “решение проблемы NVH (noise, vibration, harshness)” - эта задача особенно насущна.

В лекции приводится постановка задачи виброакустического анализа автомобильных конструкций. Обращается внимание на то, что сложность решения проблемы NVH обусловлена рядом причин:

  • различные источники вибрационного и акустического возмущения, действующие в автомобиле;
  • различные пути передачи возмущения (через конструктив, через воздушную среду, вибрационный и акустический обмен между конструктивом и воздушной средой);
  • различная природа восприятия возмущения человеком (вибрация, шум);
  • весьма широкий частотный диапазон как источников виброакустического воздействия, так и чувствительности человека к этому воздействию.

Наряду с необходимостью решения “обычной” задачи повышения точности моделирования динамики изделия, последнее обстоятельство обуславливает весьма большие трудности чисто вычислительного характера, что предопределяет использование специальных подходов к решению проблемы NVH.

В лекции рассмотрены подходы, методы и средства компьютерного виброакустического анализа в различных частотных диапазонах:

  • инфразвуковой и низкочастотный диапазон – методы моделирования многомассовых динамических систем и конечно-элементный метод;
  • средне- и высокочастотный диапазон – метод конечных и “бесконечных” элементов.

Кроме того, рассматривается применимость различных подходов виброакустического анализа в зависимости от объекта исследования – автомобиля в сборе, крупного узла (двигатель, кузов) или отдельного компонента (глушитель шума выпуска, лобовое стекло, выступающие элементы кузова и т.п.).

В настоящее время существуют (и являются общепринятыми) различные подходы к моделированию и анализу различных компонентов автомобиля (конечно-элементный анализ, анализ динамики многомассовых систем и др.), что определяет особую актуальность их совместного применения (как в смысле эффективности, так и возможности интеграции). В лекции рассматриваются возможности и примеры совместного применения программных систем Adams и Nastran при моделировании вибраций автомобиля в сборе с учётом податливости несущей системы (кузова) и нелинейных характеристик подвески колёс, Nastran и MSC Actran при расчёте внутренней акустики автомобиля, Adams, Nastran и MSC Actran при расчёте уровня шума автомобильного двигателя.

Виброакустические задачи отличаются высокой сложностью как собственно решения уравнений колебаний конструкции и акустической среды, так и сложностью и трудоёмкостью подготовки расчётной модели. В лекции рассматриваются возможности программных продуктов MSC Software как в части автоматизации и ускорения подготовки модели (пакет SOFY), так и в части повышения эффективности процесса вычислений при решении систем уравнений (различные методы декомпозиции задачи в Nastran’е, решатель Крылова в MSC Actran, многопроцессорная обработка в MSC Nastran и в MSC Actran и т.п.).

Изложение материала иллюстрируется большим количеством примеров из практики работы ведущих автомобилестроительных компаний.

Комплексный акустический анализ автомобильных конструкций с применением MSC Actran

40-60 мин.

Снижение уровня шума автомобилей – важнейшая инженерная задача. В автомобилестроении наряду с медицинскими и эргономическими мотивами актуальным является также маркетинговый фактор: чем ниже уровень шума автомобиля, тем больший рыночный успех будет он иметь.

На протяжении длительного периода развития конструкции автомобилей проблема снижения шума решалась чисто экспериментально путём на базе испытаний опытных образцов изделий, что сейчас представляется неэффективным. В настоящее время акцент в решении задачи снижения шума всё более смещается на этапы разработки конструкции транспортного средства, когда физический прототип изделия ещё не существует. В качестве инструмента в этом случае выступает компьютерная система акустического анализа.

В лекции приводится обзор основных возможностей программного пакета MSC Actran, разработанного в результате сотрудничества компаний MSC Software и Free Field Technologies (Бельгия), предназначенного для комплексного акустического анализа самого широкого спектра изделий, в том числе автомобилей.

В лекции рассматриваются основные особенности программного пакета MSC Actran, библиотеки моделей материалов и элементов, типы воздействия на конструкцию и акустическую среду, а также решатели, поддерживаемые программой.

MSC Actran имеет модульную структуру, причём модули сконфигурированы в пакеты, ориентированные на решение определённого класса задач. В лекции рассматриваются особенности и возможности каждого из пакетов (для анализа внешней акустики, для анализа акустики систем впуска-выпуска, для виброакустического анализа отдельных компонентов, для акустического анализа автомобиля в сборе), изложение материалов сопровождается многочисленными примерами решения практических задач.

Из практики известно, что задачи акустического анализа реальных изделий отличаются повышенной сложностью и для их решения необходимы очень большие вычислительные ресурсы. Это в самой полной мере относится к компьютерному акустическому анализу автомобилей, поскольку при современном уровне требований используются подробные конечно-элементные модели большой размерности. Однако достигнутая степень интеграции пакетов Nastran и MSC Actran позволяет, с учётом характера взаимодействия конструкции и акустической среды и с учётом особенностей алгоритмов указанных программных систем, решать реальные виброакустические задачи на компьютерах распространённого класса. Рассматривается пример интеграции программ Nastran и MSC Actran при решении задачи моделирования акустического поля внутри салона легкового автомобиля.

В заключении опционально могут быть рассмотрены особенности метода конечных и бесконечных элементов (на котором основан MSC Actran) в сравнении с методом граничных элементов, показаны основные достоинства первого из указанных подходов.