SimulationX 是一款分析评价技术系统内各部件相互作用的权威软件,是多学科领域建模、仿真和分析的通用CAE工具,并具有强大标准元件库,这些元件库包括:1D力学 、3D多体系统、动力传动系统、液力学、气动力学、热力学、电子学、电驱动、磁学和控制。另外,SimulationX还具有强大的后处理系统。[详细]

2014-12-12我们再也不做小白鼠了——SimulationX物理系統仿真技术软件

    我们经常听到高速路上飞奔的汽车突然熄火,看到死神在招手;装载双离合变速箱的汽车,随时随地上演着死亡闪烁;太可悲了,我们都是可怜的小白鼠,不过自从有了“物理系統仿真技术”,我们就再也不用去当试验品了。

作者:郝帅 采访:吴玮頔 图片:杨云童

   

    在汽车出厂之前进行各种试验是生产过程中不可缺少的一个环节,但是由于各种条件的限制,如资金、技术、时间空间等,很多测试是没有的,所以我们消费者就充当了小白鼠,填补了原本主机厂应该测试的环节。如果只是舒适性的缺陷,我们还可以接受,像断轴、动力失效等安全缺陷,是绝对无法接受的。因此,在汽车出厂之前,完成充分必要的机械测试,就显得尤为重要,那么“物理系統仿真技术”就孕育而生。

   “物理系統仿真技术”我们以德国ITI的SimulationX为例,该系统是分析评价技术系统内各部件相互作用的软件,是多学科领域建模、仿真和分析的通用CAE工具,并具有强大标准元件库,这些元件库包括:1D力学 、3D多体系统、动力传动系统、液力学、气动力学、热力学、电子学、电驱动、磁学和控制。简单的来说,在电脑上设定好参数,就可以模拟出各个工况下的汽车运行情况,比如变速箱的平顺性,可靠性等,DSG在欧洲使用没有问题,不代表在中国也没有问题,如果用“物理系統仿真技术”那么大众也许在投放中国之前就已经发现了问题所在,就不会出现以后的召回事件。

    技术与功能关系的仿真是对过程进行预测的一个工具。不会再由于“试验-出错”而浪费时间和金钱,而是要基于预测模拟结果,大大提高了效率和可行性。多学科的概念,增加了复杂性和物理子系统之间的交互,因此,其需要综合考虑整个机械系统,工艺流程和设备,以完成更加复杂和精细的研发任务。经过严格复杂的专业验证和应用测试,能够帮助厂家在产品设计过程中分析和预估风险,降低开发成本并缩短开发周期,分析和优化现有系统,研发出拥有市场竞争力和自主产权的工业产品。

    西方国家于1996年开始针对性地开展了多领域物理建模与分析,并提出了具有普适性、可拓展的多领域物理建模语言modelica,并成立了开放的国际Modelica合作组织,旨在为新一代复杂机电系统设计方法与技术提供模型知识的表达、计算的规范,Modelica被认为是IT技术与工业领域的具有里程碑意义的基础创新,近年来该技术在一批重要行业的典型产品的开发中得到成功应用,得到国际研究机构及工业界的认同,发展迅猛。2006年6月法国达索系统宣布以Modelica为技术标准实施“knowledge inside”,国外许多重要企业及研究机构已宣布以Modelica为模型表达标准,如欧共体组织ITEA2项目。目前Modelica 已成熟的应用在于航空航天,汽车和工程机械等领域,该类仿真软件的代表为德国ITI公司的SimulationX。

         在汽车工业领域中,“物理系統仿真技术”被广泛地应用在汽车零部件的开发,比如:变速箱和齿轮系统设计、发动机冷却系统、悬挂减震器等。软件的主要任务是分析和优化汽车部件和系统的动态特性,也可以用于受控系统或者驱动系统中振动现象的研究。工程中的复杂系统,往往涉及多门交叉学科,包括机、电、液压、电磁和热等,例如,发动机和车辆各系统、电液驱动机构等。由于机电液气控制系统的非线性以及研制过程的巨大耗时和耗资,运用多学科领域系统仿真和优化手段,既能及时发现问题所在,又能大量节约开发成本,从而小白鼠的角色由“物理系統仿真技术”代劳。

 

德国ITI公司技术总监Andreas Abel专访

PCautoSimulationX如何通过模拟来改善手动变速器的换挡品质?

Andreas AbelSimulationX通过建模来把机械结构完全模拟出来,之后转为实时模型,同步到模拟器上,我们就可以坐在模拟器上来操作换挡杆。这时眼前的大屏幕会显示各种模拟出来的物理量,比如换挡力度、换挡行程、换挡摩擦力、转速变化等。由于驾驶模拟器的感觉如同开真车一样,我们就可以据此主观感受并结合客观数据来判断并改善。一旦绝大多数实验者感到换挡感觉是舒服的,就可以进行批量投产。因为变速器里面有很多参数设置,牵一发动全身,SimulationX最大的好处就是随时可以在模拟器上试,随时就可以对参数进行更改。不会出现当产品制造出来后发现有问题而无法更改,而必须要重新生产的尴尬。

PCauto在自动变速器改善换挡品质方面和手动变速器的根本区别在哪里?

Andreas Abel因为自动变速器不涉及驾驶者使用起来的感觉,所以模拟的方向和手动变速器完全不同。自动变速器更多是去模拟控制器,同样是建立实时模型,更多是去监测液压系统等机械结构的工作状态,通过调节变速器控制器的参数来优化换挡品质。

PCauto像大众DSG变速器事件一直闹得沸沸扬扬,这种故障能否在模拟阶段就及时发现并纠正?

Andreas Abel其实类似于双离合变速器频繁换挡造成的油温升高、加剧磨损等情况SimulationX是完全可以模拟出来的,但关于最终的故障是需要厂商从根本的设计上进行改善的,我们只能模拟出来这种情况,把最真实的情况反映出来,但是最终装配制造的时候如何避免这种问题还是厂商和产品制造商需要面对的。

PCauto除了模拟民用车领域,SimulationX是否也能模拟赛车的情况?

Andreas Abel当然可以。在欧洲有很多大学的学生都会自己组装像模像样的方程式赛车,有各种公司会在硬件方面支持他们,而我们在德国德累斯顿工业大学每年也都会参加学生组织的那种方程式赛车,我们是从软件方面给予他们支持,对他们的赛车进行仿真模拟。这样也能够让将来有意愿从事汽车机械制造行业的同学对这一行有更深入的理解。

PCautoSimulationX与高等院校、汽车厂商都有直接合作,那么对于普通消费者来说有什么直接联系吗?

Andreas Abel表面看是与普通消费者没有直接联系的,但是我们把多学科仿真模拟技术的理念播种在学校内,并为厂商提供仿真模拟技术来改善产品,最终的受益者一定是消费者。

PCauto对于时下热门的纯电动汽车,SimulationX有涉及到吗?

Andreas Abel有涉及。不过对于电动车来说,最重要的一点在于电池管理。众所周知现在电池技术瓶颈难以突破,车辆续航里程是很大问题,所以电动车是趋势但离成熟还很遥远。我们的主要发展重心还是放在混动汽车上,尤其是高强度混合动力汽车,通过仿真模拟优化发动机的燃烧效率,来使燃油经济性达到最优。

PCauto对于SimulationX仿真模拟的未来您怎么看?

Andreas Abel随着科技发展,越来越多的汽车厂商会用到仿真模拟软件和技术,这不仅能降低他们的生产成本,还能及时发现问题并解决,所以我觉得SimulationX在未来会加速前进。而且除了汽车,我们在火车、飞机等仿真模拟方面也都涉及,现在共有15个学科并且还在发展中,未来应该说是很有发展的。

 

   


    
 

 

   

 

 

   

   



 

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