案例 | 软管布设 Adams 仿真将上市时间缩短六周

CAE大拿

根据对以下人士的采访：
Stefano Cassara，Navistar 车辆动力学仿真经理
Chinmay Pawaskar，Tech Mahindra CAE 首席分析师

“MSC 最近推出了 FE Part，这是一种 Adams 本地建模对象，可精确应用于大变形几何非线性部件，显著减少在 Adams 环境中对极大变形案例进行精确建模的时间和工作量……这种新方式仅在两周内便可设计出新的软管配置。”
Stefano Cassara，Navistar 车辆动态仿真经理

产品：Adams
行业：汽车
优势：

• 软管布设仿真将上市时间缩短六周在各个转向位置，Adams 预测均与试验结果完美吻合；
  

• 通过仿真可以更好地了解如何根据悬架和转向运动布设制动软管，以避免接触那些带有锋利边缘、有可能磨损软管的零部件；
  

• 新的 Adams FE Part 提供了一种能够快速、准确地预测 Adams 环境中制动软管大变形的方法。
  

概述
450 马力的卡车在加载 80,000 磅时，从静止加速至 50 mph 大约需时90 秒，但制动器必须能够在 5 秒内将卡车停止。重型运货车和挂车上几乎都使用空气制动器，这是由于它们具有如下优点。首先，运行所用的空气是免费的。只需进行压缩、清洁、贮存及分配。空气制动器回路可轻松地扩展，挂车能与之连挂和脱离。除提供停车所需的能量之外，压缩空气还能针对在任何状况下施加制动力的时间和大小给出信号。最后，空气制动器还可以设计配备充裕的故障自动防护装置，即便出现空气泄漏，也能让车辆安全停车。

增强橡胶软管可将空气从车架的管接头送往车桥上的制动室。在典型的串联后悬架中，通常制动软管有 8 条，再加上用于动力差速机锁及其他功能部件的辅助软管，总共 11 条。这些软管必须通过狭窄的空间并能够容纳转向机构和悬架的全部行程。

挑战
过去，直至设计过程后期，在构建样机并在铰接试验台上进行测试之前，Navistar工程师都无从得知悬架和转向运动引起的软管的变形形状及其运动轮廓。经由全套运动来铰接悬架，并在运动期间考查每条软管的位置，以检查是否有问题。为满足各种要求，通常需要对 设计进行两次至四次迭代，时间超过 6 周。 在设计过程后期之前，均无法开始这一步骤，这意味着在大多数情况下产品的推出都会被推迟，直至达到合格的软管布设。

解决/验证
Navistar工程师与Tech Mahindra的咨询师共同对装配后制动器的布设形状以及悬架和转向机构的全程运动进行了仿真。Tech Mahindra 首席 CAE 分析师 Chinmay Pawaskar 说：“这一仿真的难点在于，需要将用于仿真试验台和悬架系统运动的多体动力学与用于仿真软管运动的非线性有限元分析结合在一起。Adams 离散柔性连杆很早就具备了线性有限元分析功能，同时我们会运用离散化将其功能扩展到几何非线性问题。但是，MSC 最近推出了 FE Part，这是一种 Adams 本地建模对象，可准确地应用于大变形几何非线性部件，大幅减少在 Adams 环境中对极大变形情况进行精确建模所需的时间和工作量。”

悬架和试验台的 Adams 模型

模型预测真实的软管行为

结果
Navistar 车辆动力学仿真经理 Stefano Cassara 说：“仿真能够在提供样机之前的设计阶段初期尝试大量不同的位置、方位及夹持方案。对新的设计迭代进行评估所需的时间只是实物试验的一小部分。这种新方法只需两周左右就可以设计出新的软管配置。由于能较早地在关键路径之外着手这一设计过程，因此与过去相比，我们的新车上市时间提前了六周。这种新方法的另一个优势是，我们可以对无法在试验台上复现的加载场景（例如制动）进行建模。”

关于Navistar
Navistar International Corporation 制造并销售商用与军用卡车、柴油发动机、校车及商用车，并且为全球的卡车和柴油发动机提供维修用部件。

阅读原文请点击：http://www.mscsoftware.com/sites/default/files/ruan_guan_bu_she_adams_fang_zhen_jiang_shang_shi_shi_jian_suo_duan_liu_zhou_.pdf#rd?sukey=e9670b423d2de698f7af419ffde34f7293922018dbc5a0aaaf4f035db86b9cc5b1d1b934969619cd110f22aa323eac32