Simpack作為專家級多體動力學仿真分析軟件,具有面向不同行業、不同產品的專業解決方案。同樣,針對發動機產品的多體仿真需求,Simpack也同樣具有專業的仿真方案。

Simpack具有發動機專業模塊Simpack Engine,是和BMW、F1、MAN等公司聯合開發完成,用于發動機模型的快速建立和仿真。包含鏈傳動、HLA模塊、動態彈簧、氣缸力等模塊,利用這些模塊,并結合Simpack其他功能模塊,可以建立發動機曲軸系統、配氣機構、正時機構以及發動機整機的詳細模型,也能建立非標準機構 (如:可變氣門正時),能用于所有型號的發動機多體動力學仿真分析。

利用Simpack Engine,可以對發動機進行以下分析:

• 系統動力學 (1D 到 3D)
• 部件動力學性能
• 部件應力/耐久性分析
• NVH 分析

Simpack Engine強大的發動機仿真功能,已經得到世界知名企業的應用,包括BMW、MAN、Dailmer、Schaeffler、長安汽車等。

Simpack Engine發動機專業建模功能:

(1)GasForce氣缸力。主要用于發動機中氣缸爆發壓力的模擬,可以模擬發動機不同的噴油順序對發動機輸出扭矩的影響;

(2)HydraulicLash Adjuster液壓間隙調節器。主要用于發動機正時機構和配氣機構中動態液壓間隙調節器的模擬,可以考慮液壓間隙調節器中幾何參數、油液特性等的影響;

(3)DynamicSpring動態彈簧。主要用于配氣機構中彈簧的模擬,采用離散方法(連續梁+多質量模型),將彈簧考慮為3D多質量點氣門彈簧模型,可以分析彈簧橫向彎曲和縱向拉伸的動態變化對氣門閉合特性的影響;

(4)Belt/Chain帶/鏈傳動。用于發動機正時機構中帶/鏈傳動的建模和仿真;

(5)Gear Pair齒輪傳動。能直接建立齒輪幾何模型,考慮宏觀和微觀參數,通過解析法精確模擬齒輪嚙合特性,并考慮時變剛度;

(6)EHD彈性液體動壓軸承。用于模擬兩個軸承表面(考慮力、壓力分布、潤滑劑流速等因素)之間的共形接觸(潤滑或干燥)以及軸承性能特征(如相對偏心)。能考慮兩個支承面的局部彈性變形。

Simpack Engine配氣機構

Simpack Engine可以幫助用戶輕松完成對發動機配氣機構動力學的建模和仿真。能對配氣機構進行運動學分析和凸輪輪廓生成。考慮精確的液壓間隙調節器的動態性能,進行動力學分析,得到系統動態性能。

Simpack具有專業的2維和3維接觸力元,可以真實模擬凸輪和搖臂、門桿和導管之間的接觸和摩擦,獲得接觸力和接觸損耗。

Simpack軟件具有統一的建模環境,并具有獨特的子結構建模技術,在已被驗證子模型的基礎上,可以快速建立完整的配氣系統模型。

Simpack Engine曲軸系統

Simpack Engine可以建立發動機曲軸系統活塞、連桿、曲軸、飛輪、扭轉減振器以及軸承等詳細模型。其中,Simpack具有專業的EHD彈性液體動壓軸承,可以精確地考慮彈性液體動壓潤滑效應對曲軸系統彈性支撐部件的影響。

能對柔性活塞缸套接觸進行建模,模擬活塞的二階運動,得到柔性缸套和柔性活塞之間詳細的接觸性能。

Simpack Engine正時機構和附件驅動

Simpack具有專業的齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動建模工具,可以幫助用戶方便地建立發動機正時機構和附件驅動精確的動力學模型。

Simpack Engine懸置系統優化設計

Simpack具有專業的動態襯套力元,可以準確地模擬隨工作頻率和相位改變的發動機懸置彈性支撐系統,并利用其NVH分析功能,進行發動機懸置剛度、阻尼參數設置,并且能根據發動機的特殊工況,進行發動機懸置系統的優化設計。

Simpack Engine疲勞及耐久性分析

Simpack具有FEMFAT和Fe-Safe等疲勞軟件的接口,可以從發動機動力學仿真的結果中讀入部件在某工況下的動態載荷,進行發動機部件的疲勞和耐久性分析,并能實現完全自動化分析流程。

Simpack Engine整機分析和NVH分析

在建立的配氣機構、曲軸系統和正時系統模型基礎上,Simpack Engine能建立詳細的發動機整機模型,進行系統級耦合分析。

Simpack求解器沒有數值阻尼,可以進行高頻NVH分析。具有專業的旋轉機械階次分析技術,對于發動機這類旋轉機械,可以分析其在工作中的振動與噪聲峰值所對應的階次和頻率,獲得NVH性能,從而為發動機的平衡機構設計提供依據。

Simpack Engine發動機數據庫

Simpack Engine提供詳細的預定義的發動機模型數據庫,包含大部分常用的發動機類型,完全參數化模板模型應用在不同復雜程度的建模,子結構建模技術包含了所有預期的應用工況,并且能方便地進行模型庫擴展。利用該發動機模型數據庫,可以幫助用戶方便地建立起發動機模型。

Simpack Engine案例

(1)BMW使用Simpack進行發動機性能驗證,包括:

發動機動力學性能分析

汽車和摩托車發動機曲軸疲勞耐久性分析

發動機NVH分析

(2)MAN船用發動機動力學和疲勞耐久性分析

(3)Schaeffler基于Simpack二次開發實現配氣機構快速仿真

編輯：hfy