LMS Virtual Lab 平台总体介绍.ppt

1、1 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab平台概述,1,2 copyright LMS International - 2011,Desktop,LMS Virtual.Lab：统一的3D多学科分析平台,Motion,Correlation,Acoustics,LMS Virtual.Lab,Durability,Noise & Vibration,Optimization,Structures,LMS Virtual.Lab Structures 通用有限元前后处理环境 LMS Virtual.Lab Motion 机械系统动力学分析方案

2、 LMS Virtual.Lab Durability 虚拟疲劳耐久性分析 LMS Virtual.Lab Acoustics 声学仿真分析 LMS Virtual.Lab Noise & Vibration 振动、噪声分析 LMS Virtual.Lab Correlation 试验、仿真的相关性分析 LMS Virtual.Lab Desktop LMS Virtual.Lab的基本平台界面 LMS Virtual.Lab Optimization 优化设计与可靠性分析,各学科之间无缝集成，并共享数据模型和分析流程,3 copyright LMS International - 2011,

3、LMS Virtual.Lab 基本理念: 多学科协同仿真,为CAE工程分析提供一个完整的集成的多学科环境 结构分析, 机构动力学分析, 声学分析, NVH, 疲劳耐久性分析 统一的易用的用户界面 设计工程师和分析工程师采用同一界面 多文档界面，全面的可视化环境 几何部件和装配体 分析模型和计算结果 特定学科的后处理 与CAD完全集成 CATIA, UG, Pro-E, I-DEAS Virtual.Lab 的分析与CAD模型完全关联 与行业通用的标准求解器集成 Nastran, ANSYS, ABAQUS, CATIA Elfini,Noise & Vibration,Dynamics,Du

4、rability,kinematic,strength,4 copyright LMS International - 2011,基于Virtual.Lab的机械系统多学科多工程属性一体化分析,Virtual.Lab Motion,Virtual.Lab Structure,机构运动模型,柔性体,载荷/应力谱,Virtual.Lab Durability,疲劳分析,载荷/边界条件 表面振动,Virtual.Lab NVM/Acoustics,振动噪声分析,5 copyright LMS International - 2011,结构有限元分析 结构静力学与动力学特性,2,6 copyright

5、 LMS International - 2011,LMS Virtual.Lab,Virtual.Lab Structure通用有限元前后处理平台,强大的有限元前后处理功能 基于CAD模型或基于网格模型的有限元分析 有限元模型与几何模型完全关联，实现模型快速更新 从网格划分到后处理的完整解决方案 优异的网格划分功能 先进的连接单元建模技术 驱动主流有限元求解器，可进行线性、非线性和碰撞分析 Nastran (MD, MSC, NX, NEi), ANSYS Abaqus LS-DYNA, Radioss 加强设计工程师、分析工程师和专家之间的交流和协作,Images courtesy of

6、ASCO,7 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Structure有限元建模特点,具有强大的CAD建模、几何清理功能 能够直接使用CATIA等CAD模型，几何格式完全一致，保留所有参数和特征 直接利用CATIA和自身的几何清理工具 操作方式与CATIA一致 强大的1D/2D/3D网格划分功能 有限元网格与几何模型完全关联 修改几何参数时，有限元网格能够自动更新 定义载荷与边界条件可以直接定义于几何对象或特征上 优异的网格质量检查与修正功能 便捷的连接单元建模功能，有效地借助几何或网格，包括焊点、焊缝等 对多种求解器的良好支持 所建立的

7、有限元模型在同一平台下用于多种用途 结构强度分析 疲劳分析 振动响应分析 多体动力学刚柔耦合分析 与结构试验的相关性分析,8 copyright LMS International - 2011,机构动力学仿真,3,9 copyright LMS International - 2011,LMS Virtual.Lab Motion 多体动力学仿真主要功能和用途,分析系统动力学性能,对设计改变进行快速评估,对复杂系统的载荷进行预测,优化操稳和平顺性能,为疲劳&振动&声学分析提供载荷边界条件,与AMESim等进行机电液联合仿真,10 copyright LMS International - 2

8、011,LMS Virtual.Lab Motion 多体动力学分析,Virtual.Lab Motion的主要分析功能,运动学及干涉检查,机械系统运动规律的可视化研究 检查并确定系统零部件在不同工况的操作过程中是否存在运动干涉，Virtual.Lab Motion可以直接进行刚体或柔性体的干涉检查分析 确定速度、加速度等运动指标保持在设计准则所允许的范围之内,动力学,通过动力学计算确定系统内载荷，作为进一步强度和疲劳等分析的输入条件 确定系统内载荷，包括零部件的约束力和约束力矩等保持在设计准则所允许的范围之内 与控制和电液系统集成进行闭环耦合分析,应力/应变,机械系统在操作过程中的动应力和应

9、力集中的可视化研究 确定零部件是否存在疲劳失效问题 确定整个系统产生的振动和噪声在允许的范围之内,静力学与准静态分析,确定机构的静平衡位置和状态 分析和模拟准静态过程,逆动力学分析,通过已知的运动反算系统载荷,模型线性化与频响分析,对多体模型进行线性化，并进行多体模态分析,Virtual.Lab Motion具有专门的干涉检查功能，是所有多体软件中独有的！,11 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion几何接口与自身建模功能,CAD软件接口 可以直接导入各种通用格式或通用软件的CAD模型，包括STEP, IGES, ProE,

10、UniGraphics, ParaSolids, Autodesk Inventor, CATIA V4 & V5等 直接使用CATIA V5的几何造型能力 可以直接使用现有的CATIA V5模型 或者通过Virtual.Lab集成的CATIA V5基于特征的几何造型功能建立几何模型，从线框模型到实体模型,注意: 使用Virtual.Lab Motion时，无需具备CATIA V5，Virtual.Lab中带有最新的CATIA V5，并且会自动安装在本机上,12 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion求解器特点,高效DAE（微

11、分代数方程）求解器 包含自递归和标准求解方法 柔性体仿真 并行求解和批处理求解方式 Sparse linear equation solvers are fast快速的稀疏线性方程组求解器 Harwell/带状/稀疏求解器显示出比立方次更好的性能 迭代线性求解器 应用于刚柔耦合多体动力学模型的求解 显式和隐式数值积分方法 隐式BDF理论能加速高阻尼模型的求解 显式PECE理论适用于不连续模型的求解 导出实时多体模型 与AMESim, Matlab, Easy5, DSH+等联合仿真 LMS开发了适合于联合仿真的积分算法 可驱动Nastran, Ansys, IDEAS, Abaqus,13 c

12、opyright LMS International - 2011,丰富的后处理功能,干涉检查,二维曲线跟踪三维动画过程,体积扫描,构件应力和变形显示,力矢量动画场景,通用后处理工具 丰富的图像显示和查询功能 矢量力，体积扫描，3D/2D组合显示，干涉检查，应力变形图形显示，摄像头跟踪，点轨迹，比例运动，弹簧图形显示等 应力应变动态数值显示！ 专业后处理功能 悬架 整车 数学运算和转换 输出和导入曲线,14 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion专用干涉检查功能,Virtual.Lab Motion中带有专门的干涉检查功能 完

13、全自动化 能够直接显示并输出干涉位置 能够输出运动轨迹曲线，并生成几何曲线对象 能够输出运动包络空间，生成对应的几何对象,15 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion刚柔耦合动力学分析,目的 提高动力学模型的分析精度； 考察物体真实工况下的变形和应力分布； 分析系统的频率响应特性； 结合Virtual.Lab其它模块，分析系统的疲劳、振动和噪声性能； 本质 拓宽了动力学模型的频率范围 基本原理 模态叠加法(craig bampton 模态) 变形是模态振形的线性叠加 固有模态：考虑构件的自由振动 静模态：考虑构件上由于局部加载

14、引起的变形 正交模态：CB模态，满足精确快速求解需要,16 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion 柔性体建模能力,VL Motion的柔性体分析能力与特点 直接导入外部求解器的模态集生成柔性体 在VL Motion中通过高级柔性体功能自动化整个柔性体生成工程，自动生成网格、单元属性、自动探测约束并生成界面点（Interface Point）约束、自动驱动有限元求解器、自动完成刚柔置换 直接导入外部测试系统（如LMS Test.Lab）的模态测试结果 强大的刚柔耦合、刚柔接触、柔柔接触分析能力 VL Motion求解器DADS

15、是最早开发柔性体建模和仿真功能的多体动力学求解器，在柔性体建模和分析能力方面一直处于领先水平，尤其是在高频问题的计算上，精度和效率最高,17 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion支持以试验模态创建柔性体,Virtual.Lab Motion可以直接将试验模态的结果数据读入，并生成柔性体，支持Test.Lab等试验分析系统,18 copyright LMS International - 2011,刚性接触和柔性接触,LMS Virtual.Lab Motion有丰富接触力单元，满足不同精确程度接触关系建模要求 刚性接触 刚柔

16、接触 柔性接触 高效精确的DADS求解器满足满足工程上快速求解复杂接触问题的需求,多种接触 球对球 球对拉伸平面 球对回转平面 拉伸平面对回转平面 任意CAD几何实体接触 柔性体接触,2,1,最早开发出刚柔、柔柔接触功能的多体动力学软件，计算精度和效率高,19 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion接触超单元技术显著提高接触计算效率,Virtual.Lab Motion提供独特的接触超单元技术，能够方便快速地定义多个物体对一个物体、多个物体对多个物体之间的接触 显著提高接触定义的速度和计算效率,20 copyright LMS

17、 International - 2011,Virtual.Lab Motion齿轮组建模工具模板,定义 基于一个统一界面完成整个齿轮组的创建 可以创建部件、运动副、啮合力和整个齿轮组的几何模型 采用解析啮合力模型 (Cai, ISO) 考虑接触刚度变化和齿隙影响 轮齿宽度变化 接触轮齿数目变化 支持的齿轮类型 直齿轮和斜齿轮 内啮合和外啮合 行星齿轮 优点 简单易用 求解速度快，齿轮啮合力准确 自动生成详细的齿轮几何模型 预测齿轮传动的载荷和传动精度 计算的载荷可以进一步用于VL Durability疲劳和VL NVH振动噪声分析,基于专用的齿轮建模模板创建完整的齿轮系统,21 copyri

18、ght LMS International - 2011,VL-MOT.09.1,预测并优化复杂3维绳索/带/链系统的载荷和动力学性能,LMS Virtual.Lab Motion 缆绳/链条/带传动建模分析工具,功能 分析复杂3维缆绳/绳索/带/链的动力学性能 主要特点 专用的参数化绳索类/链条类建模工具和递归算法，加快建模和求解速度 完全的3维绳索/链条/带，绳索路径不限制在平面内 可以分析绳索/带的弯曲、扭转和拉伸力 可以分析绳索/带与导轨或滑轮之间的接触力 价值 自动完成绳索/带建模流程 精确模拟绳索/带系统的动力学特性 优化绳索系统设计,22 copyright LMS Intern

19、ational - 2011,VL-MOT.14.1,方便建立复杂的履带模型并分析其动力学特性,LMS Virtual.Lab Motion 履带车辆建模能力,功能 包含多种履带车辆（包括工程机械、坦克等军用车辆）的建模方法和建模工具，对履带车辆的动力学特性进行建模、仿真和分析 主要功能 专用的履带建模工具和模板化方法，加快建模过程 包含适用于不同分析的建模方法，包括较简单的适用于稳态分析和操稳计算的超单元方法和复杂的适用于动态计算和详细载荷分析、疲劳分析和NVH计算的离散方法 VL Motion具有绝对坐标建模的拉格朗日方法和相对坐标建模的递归算法，在履带和缆绳计算中，自动递归算法可以显著提

20、高求解速度 主要价值 方便地建立和分析复杂的履带机构模型 预测履带车辆的动力学特性和载荷 快速进行深入分析,23 copyright LMS International - 2011,VL-MOT.17.1,基于虚拟样机预测悬架系统的真实性能,LMS Virtual.Lab Motion悬架建模与运动分析,主要用途 分析悬架系统的真实运动和载荷 主要功能和特点 专用的悬架建模模板 不同的可视化功能 专用后处理功能 价值 通过专用模板加速悬架建模 运动分析和硬点位置优化等，减少开发时间 可以在车辆操纵稳定性分析、舒适性分析和疲劳耐久性分析之间快速转换 (LMS Virtual.Lab Durab

21、ility 和 N&V),24 copyright LMS International - 2011,VL-MOT.13.1,LMS Virtual.Lab Motion整车建模,用途与目标 对整车的操纵稳定性、平顺性和疲劳耐久性进行仿真分析 主要功能 与CATIA V5完全集成 模块化建模：基于子系统模型组合形成整车模型 工况 标准ISO工况 开会和闭环(集成IPG-DRIVER) 轮胎模型，包括TNO 轮胎、 CDTire (RMOD-K)等 专用后处理功能 控制系统仿真 (联合仿真) 实时仿真能力 价值 对车辆动力学性能进行精确模拟和了解 可以方便地扩展升级到舒适性分析和疲劳耐久性分析模

22、型 (LMS Virtual.Lab Durability 和 N&V),25 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion子机构装配功能,功能及优点 使用子结构装配功能可以将不同子机构装配成一个系统 快速对基于同一平台上的不同系列产品进行建模和分析 通过设计表格可便捷的管理和控制子系统之间关联关系以及其激活状态 该功能可应用于任何工业行业产品的多体系统动力学模型建模,+,+,=,26 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion二次开发与客户化定制,Virtual.La

23、b具有极强的二次开发和客户化功能 Virtual.Lab Motion二次开发与客户化定制主要包含三个方面 用户自定义子程序/自定义力 通过基于VB脚本的录制和编辑实现分析流程的模板化和自动化 基于VBA进行专用工具定制，驱动Virtual.Lab 在客户化定制方面，由于Virtual.Lab Motion采用通用的简单的VBA语言，并且可以进行建模过程的脚本录制，因此定制非常方便，功能比同类软件强大,27 copyright LMS International - 2011,Virtual.Lab Motion 总结,LMS Virtual.Lab Motion 的特点 高效、稳定且经过长期工程实践验证的求解器（DADS），内嵌经典拉格朗日方法和递归算法，可以自动选择算法，最大化地提高了计算速度，尤其是对于链条、履带等类型的模型 出色的刚柔耦合多体建模技术 自动柔性化功能，网格划分、模态计算以及刚柔耦合求解自动完成，不需要第三方软件参与； 导入外部柔性体文件（Patran,Nastran,Ansys,Abaqus,Hypermesh等），并支持后台驱动Nastran和Ansys计算CB模态； 导入试验的模态信息，