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1、LMSVirtual.LabMotion新一代多体动力学软件发表时间：2009-2-26LMS来源：LMS关键字：LMSVirtual.LabMotio多学科信息化应用调查在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本LMSVirtual.LabMotion基于LMSVirtual.Lab,这一全球第一个多学科功能品质工程平台，很好地解决了以上现今多体仿真中所遇到的疑难。其优异的性能、广泛深入的行业解决方案、开放的平台，不断对最新技术的拓展，使其成为新一代多体动力学软件的代表，以下我们就Virtual.LabMotion的特点和应用作详细介绍。为了避免高成本的物理原型试验，现代制造业的设计中要求在实
2、物样机前开发出最优化的机械系统，这需要精确的动力学运动分析结果。从CAD到传统的多体仿真软件，完成了从运动学到多体动力学的转变，但随着仿真技术更快、更现实、更精确的开发要求，传统的多体动力学解决方案已不能满足产品开发中新的挑战，包括宽频段的柔性体的处理、刚柔混合问题，参数化、流程化设计，进行多学科如疲劳、振动、声学的系统级仿真和优化，以及如何有效地利用试验数据进行模型验证等。LMSVirtual.LabMotion基于LMSVirtual.Lab,这一全球第一个多学科功能品质工程平台，很好地解决了以上现今多体仿真中所遇到的疑难。其优异的性能、广泛深入的行业解决方案、开放的平台，不断对最新技术的
3、拓展，使其成为新一代多体动力学软件的代表，以下我们就Virtual.LabMotion的特点和应用作详细介绍。一、优异的性能从CAD到CAE,覆盖全面的建模过程在Virtual.LabMotion中建立模型时，工程师可以直接导入或建立不同零件的细节化CAD模型或几何框架，建立能够适当描述整个系统运动学性能的约束及零件间的连接。然后需要引入运动来进一步定义模型及其环境，准确预测系统中的时域载荷；此时除定义刚度、阻尼、接触和摩擦等部件间作用力之外，还要给定重力、质量、及惯量等。作用力的施加可以通过一系列数字模型实现，包括特殊弹簧、阻尼器、衬套等加载形式或与周围环境密切相关的接触单元。简单的力单元如
4、基本弹簧，复杂的如精细轮胎等。深入精细建模基本模型建立后，可以通过更为详细的受力描述得以细化。例如，当一个结构的刚度不足以将其视为刚体时，工程师可以用柔性体来描述该结构。根据结构本身仿真结果或外部导入的试验数据可以确定结构模态振型，结构在相应的外载作用下产生变形。起媒介作用的长柔性体如悬架稳定杆或风力涡轮机叶片等，可自动分解为多个梁的组合结构，用于计算结构受载时总的非线性变形。LMSVirtual.LabMotion多体动力学软件中有对轮胎力、衬套力、弹性体接触、齿轮接触、梁、发动机、燃烧载荷、液力轴承、空气动力等多种模型的详细建模模板。稳定快速的求解及丰富的后处理功能当模型建立后，工程师可进
5、行求解并同时用动画和图表查看结果。为更好理解模型行为，工程师可以方便地改进原有设计使结构具有目标性能，包括所涉及的载荷和应力分析。当模型包含液压、作动器、电磁等非常明确详细的控制和力的作用时，工程师可利用包含在LMSVirtual.Lab和LMSImagine.LabAMESim中完备的机电分析功能进行联合仿真。易用性LMSVirtual.LabMotion拥有专用设计模块，这些模块能够帮助使用者提高效率，快速建立所需的专业详细模型，这大大缩短了手工建模的时间。专业分析模块界面位于Virtual.LabMotion的上方，方便工程师进行建模和分析工况的设置。除专用模块外，使用Virtual.L
6、abMotion可以将现有子机构装配成一个系统。通过这种方法，公司中的子系统设计部门可以在保持系统级密切协同的同时独立进行工作。集成性LMSVirtual.Lab提供进行多属性仿真的无缝集成环境。由于系统参数化和系统关联性，工程师可以以简单高效的方式解决模型中的问题并实现模型优化。当一个模型参数改变时，程序自动分多级对动力学运动仿真和耐久性及NVH分析结果进行更新。此外，可以使用设计桌面来实现对一整套参数的一键修改，既节省时间，又防止在文件调用和更新中出错，使工程师可以将更多的时间花在实际分析阶段而非建模阶段。自动操作基于VBA（visualbasic应用）日志和脚本对任何重复性过程自动进行操
7、作的能力是LMSVirtual.LabMotion的另一个优点。工程师可以通过在LMSVirtual.Lab多体动力学内部或顶层建立专用的图形用户界面来实现对某一特定过程的自动操作。这样不仅消除了大量重复性工作，节省了时间，也使仿真过程的重心由当前设计的性能分析转移到整个设计的性能优化上来。强大的前后处理功能LMSVirtual.LabMotion包括所有进行建模和多体仿真分析所需的基本功能。求解器不包括在该平台中，但输入文件/结果文件可以导入/导出求解器。LMSVirtual.Lab多体前后处理适用于对前后处理的需要超过对求解器资源需要的部门。利用动画显示功能可以看到柔性体中零件的变形、进行
8、动力学运动过程中的干涉检测以及更为复杂的运动。此外，其特殊功能还允许用户检查动画中的扫描体积、力向量以及其它更多结果。多种图表功能能够使用户观察到系统中每个构件的全部运动细节，如平动和转动位移、速度和加速度等。对系统中所有载荷结果，包括内部、外部的力和力矩、零件的内应力等，都能进行图表显示。为方便分析者工作，亦提供悬架和汽车的专用后处理器及其它用户自定义模板的画图功能。高级用户界面支持VB日志及脚本，可以让用户将精力集中在工作的设计分析和优化部分，而无需在设计建模和更新上花费大量无价值的额外时间。LMSVirtual.LabMotion前后处理的特性包括：CATIAVV5几何建模通过动力学皎链
9、和约束进行机构组装V子机构法进行模块装配*基于刚度、阻尼、摩擦、接触或其他定义进行动力学建模V基于更高层次的力单元进行动力学建模V基于已有的有限元数据（仿真或实验方法得到）对柔性体进行建模V3D动画Y所有结构图表显示*干涉检查，扫掠体积及力向量的可视化丫动力学模型自动转换为用于NVM的有限元装配模型V动力学模型与ADAMS模型自动相互转换基于日志和脚本的自动操作功能V总之，LMSVirtual.LabMotion相较于传统的多体动力学分析软件，具有突出的以下特点：基于DADS高效、稳定的求解器，并与基于相对坐标的递归算法（方程形式复杂、数量小）相结合宽频段的柔性体处理技术，出色的刚柔混合多体动
10、力学分析。可直接读入试验的模态信息，进行多体动力学和试验的混合计算仿真Y基于Catia的建模环境，使CAD数据与多体动力学数据集成于一个数据环境中，省却了数据转换的过程。同时操作上继承了CAD的操作风格和思维习惯Y多学科仿真分析的高度集成，与有限元分析、疲劳、声学、NVH和优化集成于同一界面、同一数据文件中，真正意义上实现了多学科的集成。Y强大的CAD接触和柔性体接触计算功能V出色的模型参数化功能Y高效全面的建模工具箱，如：履带、齿轮、链条、皮带和发动机等。Y强大的客户订制功能，支持二次开发Y二.广泛的应用领域LMSVirutal.LabMotion泛地应用于航空航天、汽车、船舶、国防、工程机
11、械、家电、汽车零部件、机床等机械制造设计领域，除了通用机械多体动力学仿真之外，它同时拥有强大的行业专业解决方案：LMSVirtual.LabVehicleMotion车辆动力学悬架建模-LMSVirtual.LabMotion悬架模块为车辆悬架建模提供专门易用的界面。该界面可指导用户整个悬架建模和分析过程，从硬点位置输入和零件及连接定义一直到应用于虚拟振动台架测试的专用后处理功能。用户可以以一个预定义的悬架模板为初始模型进行建模，可大幅提高效率。人机工程LMSVirtual.Lab中的IPG-DRIVER增加了多体车辆仿真中人的因素，在极端真实的环境下对车辆动态性能测试进行闭环机动仿真。由德国
12、IPGAutomotive公司开发了15年以上的IPG-DRIVER是工业标准驾驶员模型，无缝集成在LMSVirtual.LabMotion中。用户可以选择所需路径和速度及驱动方式，由IPG-DRIVER计算油门、刹车、离合器踏板位置、变速箱位置及方向盘输入。整车LMSVirtual.LabMotion车辆建模模块向底盘和悬架分析师提供专业易用的界面进行车辆建模，可进行操纵和转向、乘用舒适型，路面噪音和耐久性分析等。该模块允许用户进行模块化汽车装配，所用子系统包括悬架系统、转向系统、制动系统、动力和传动系统等。车辆仿真包括对汽车标准化活动的多重运算。包括ISO机动在内的预定义车辆运行活动库可以
13、通过任意用户定义的活动过程进行扩充。虚拟汽车有两种驱动方式，一种是运动学驱动（开环控制），另一种是由LMSVirtual.LabMotion内置的控制算法控制，在确定的路径上运动（闭环）。此外，IPG驾驶员模型引入复杂的驾驶员-汽车交互作用，使动力学汽车模型中包含了人的作用。为了将动力分析的结果作为下游耐久性和舒适性分析的输入，在LMSVirtual.Lab耐久性和LMSVirtual.Lab振动与噪声模块中进行分析，关键的一步是对轮胎和路面进行精确建模。LMSVirtual.Lab多体动力学提供一系列专用轮胎模型，其特殊应用范围从低频（10Hz）基本操纵和转向分析一直到高频（100Hz）复杂
14、的舒适性和耐久性分析。LMSVirtual.Lab的TNOMF轮胎基于著名的魔术方程（MagicFormula）经验模型，而LMSVirtual.Lab的TNOMFSwift和LMSCDTire都基于物理模型。TNOMF轮胎为概念性研究和操纵仿真提供精确的可升级的轮胎模型；TNOMFSwift最适用于乘用性能分析。LMSCDTire用在舒适性和耐久性研究中，提供可进行升级的2D,2.5D和3D方法，准确跟踪高达80Hz的轮胎振动。除了这些特殊的轮胎模型以外，软件还提供简化版的轮胎模型，用于轮胎性能在整个设计中并不重要的车辆建模。LMSVirtual.Lab多体动力学模块提供的路面建模方法也允许
15、对路面模型进行升级，从2D平滑路面一直到数字化试车跑道解决方案，允许对任何用于计算和模型显示的试验场进行数字化重建。LMSVirtual.LabLandingGear起落架起落架系统专用仿真解决方案允许研发小组建立能够可靠地进行真实性能仿真的飞机起落架详细模型。小组成员可以很快获取多种设计方案，在原型生产之前实现飞机最优化设计。LMSVirtual.Lab起落架模块是在与多个飞机和起落架生产商的密切合作过程中发展出来的，可以应对起落架工程中的挑战并预测如着陆、滑行、起飞等典型飞机运动中总的系统载荷。LMSVirtual.Lab起落架可以让小组成员对起落架动力学性能以及可靠性、稳定性和安全性等全
16、部工作特性进行详细而深入的观察。在飞机降落、起飞和滑行机动时，起落架装配体必须能吸收大量能量而不产生超出动态载荷极限值的反作用力。动力学运动仿真可以同时采用刚体和柔性体模型，帮助工程师调整起落架设计以达到目标动力学性能。LMSVirtual.Lab起落架也可以对新的设计系统进行极端工况或破坏载荷下的响应估算，这方面的物理实验往往是极为危险或成本极高的。该模块的应用界面是在利用VBA脚本功能在Virtual.Lab多体动力学顶层开发出来的，可以根据其它类似的用户需要进行客户定制和重新生成。LMSVirtual.LabRaceCar赛车与顶级赛车组共同合作开发的LMSVirtual.Lab赛车模块是为职业赛车队量身打造的仿真解决方案。这一解决方案使他们能够快速地评估复杂的赛车仿真性能，避免模型创建过程中的错误，并且节省相当多的时间。LMSVirtual.LabMotion能够直接获取相
