Adams-Marc联合仿真助力莱顿汽车集团提升仿真计算效率

AdamsMarc联合仿真优化之汽车曲轴减震器扭矩调制器设计

在汽车动力传动系统的开发过程中，曲轴减震器扭矩调制器的精确设计和性能要求高度的系统级多体动力学与非线性有限元分析整合能力。莱顿汽车集团，凭借其在动态负载条件下的设计行为理解，以及为众多汽车发动机提供定制性能的曲轴减震器扭矩调制器专利，展现了一项极具挑战性的技术成果。该成果是基于一种采用弧形弹簧隔离机构的曲轴减震器，旨在解耦附件驱动系统的惯性与发动机扭转振动。

曲轴减震器扭矩调制器的关键在于弹簧刚度的调整。柔性的弧形弹簧通过调整其刚度，有效地控制系统的谐振频率。与传统橡胶隔振器相比，这种弹簧的设计大大降低了发动机振动在传递至传动带附件之前的影响，从而使得附件的振幅非常小。这个小型而复杂的机构通过摩擦接触而非刚性连接实现动力传递，为设计上带来了巨大挑战。

技术挑战




为了模拟曲轴减震器扭矩调制器的复杂操作，莱顿汽车集团需通过精确的高度非线性仿真进行模型验证与性能评估。这包括设计行为、部件间相互运动与反馈的建模，以及对单个组件进行非线性有限元分析。尽管这种仿真技术能够削减昂贵的调试测试与耗时的实体验证，但过程中对每个组件进行的非线性有限元分析造成了大量的计算资源需求。常规的仿真成本高达30小时，限制了设计过程对非线性分析的应用频率。

解决方案

在这种背景下，海克斯康工业软件的一系列技术创新成为了解决策胜的关键，其中Marc作为非线性分析领域的领头羊，与具有广泛影响力和高声誉的Adams MBD软件一起为客户提供了解决方案。Adams MBD软件与Marc进行了整合，使得系统和部件级别的仿真可以在每个时间步都相互作用。Adams计算得到的变形结果会被应用于Marc中，而Marc又根据Marc中计算的动力学载荷将力反向传递到Adams中。通过该耦合技术，考虑了几何、材料和接触的非线性情况，Marc最终模拟生成了部件的应力与变形数据。

核心模型

整合的AdamsMarc模型中心包括了一个复杂的运动模型，描述了部件间的互动行为，以及一个由弧形弹簧构成的Marc模型，涵盖了曲轴减震器扭矩调制器的关键执行元件，并突出了有别于传统橡胶弹簧的设计优势。

客户受益

为了满足快速、准确地评估扭矩调制器性能的需求，莱顿的CAE工程师在Marc中采用了一种典型的三维建模方法，以模拟需求。利用了Marc的灵活性以模拟弹簧作为柔性体，而其他部件则视为刚体，通过在扭矩调制器的壳体和弹簧间建立接触点，实现与Adams的连接。这种联合仿真方法，在实现粗略评估的同时，将计算时间削减到了Marc仿真时间的1/15，达到仅两个小时的计算时间。

模拟结果

使用AdamsMarc联合仿真得出的结果显示出极高的准确性与一致性，与物理测量数据相差仅10%，考虑到计算效率的显著提升，这个微小差异是完全可以接受的。这意味着，在不影响性能预测精度的前提下，设计团队能够更快速地迭代优化，提高设计效率。

创新能力与未来展望

AdamsMarc联合仿真的集成体现了未来仿真技术在设计过程中的集成化倾向，与十年前基于计算能力的进步相类似。通过利用AdamsMarc联合仿真技术，设计团队可以早期评估不同设计提案，显著加速设计流程，直到发现可行方案后，再通过更为精确的Marc单独分析来验证性能，这种操作方式不仅缩短了开发周期，也确保了产品的高性能表现，进一步巩固了莱顿汽车集团在动力传动系统开发领域的全球领导地位。

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