EXCITE-PU-training-中文培训教程

1ADVANCEDSIMULATIONTECHNOLOGIES6.126.12培训教程培训教程((仅供用户使用仅供用户使用))20072007－－0303.2.„„轴系动力学轴系动力学CrankTrainDynamics„„动载计算：轴承力和力矩等，动载计算：轴承力和力矩等，考虑弹考虑弹性液体的非线性耦合效应性液体的非线性耦合效应„„变形分析：变形分析：曲轴扭转和弯曲、主轴承曲轴扭转和弯曲、主轴承和连杆大头轴承孔变形等和连杆大头轴承孔变形等„„瞬态应力分析瞬态应力分析TransientStrengthAnalysis„„瞬态动应力曲线瞬态动应力曲线((随曲柄转角变化随曲柄转角变化))::曲轴、曲轴、连杆、主轴承壁等，用于评价安全系数连杆、主轴承壁等，用于评价安全系数„„方法：基于方法：基于EXCITEEXCITE结果，用有限元软件结果，用有限元软件,,进一步求解进一步求解概述概述主要主要应用应用((1)1).3.„„进阶进阶Advanced„„滑动轴承润滑摩擦分析滑动轴承润滑摩擦分析„„3D3D活塞接触润滑摩擦分析活塞接触润滑摩擦分析概述概述主要主要应用应用((2)2)„„振动噪声振动噪声NVH„„非线性振动噪声计算非线性振动噪声计算：„„动力动力总成和悬置的低频振动总成和悬置的低频振动„„达达500500--30003000HzHz的高频的高频辐射辐射噪声噪声„„考虑的激励源：考虑的激励源：„„燃气压力：传递至机体表面燃气压力：传递至机体表面„„其它外载：活塞敲击、阀系力等其它外载：活塞敲击、阀系力等.4.„„EXCITEEXCITE基于基于有限元有限元模型，计算模型，计算发动机发动机非线性多体非线性多体动力学动力学。。求求得零部件动力学响应得零部件动力学响应：：位移位移、速度、加速度，及相互作用力和、速度、加速度，及相互作用力和力矩力矩„„实现方法：实现方法：„„多体动力学多体动力学((MBD)MBD)：计算刚体运动及相互作用力：计算刚体运动及相互作用力将刚体扩展为弹性体将刚体扩展为弹性体MultiBodyDynamics(MBD)ExtendedbyElasticParts„„有限元法有限元法((FEM)FEM)：计算弹性体结构变形：计算弹性体结构变形使弹性体使弹性体具有了全局运动具有了全局运动FiniteElementMethod(FEM)ExtendedbyGlobalMotionsofRigidBodies„„弹性体间的非线性接触弹性体间的非线性接触可计算液力轴承等可计算液力轴承等ElasticBodiesInteractingviaNonlinearContactElements仿真方法仿真方法::混合多体动力学混合多体动力学MethodfortheSimulation:“HybridMultiBodyDynamics”概述概述.5.零零部件间相互作用部件间相互作用关系关系InteractionofStructureParts振动结构振动结构零零部件部件VibratingStructurePartsVibratingStructureParts振动振动、、旋转旋转和和往复往复运动零运动零件件Vibrating&Rotating/OscillatingVibrating&Rotating/OscillatingStructurePartsStructureParts径向滑动轴承径向滑动轴承,,止推轴承止推轴承,,活塞活塞//缸套接触缸套接触,,旋转耦合旋转耦合RadialSliderBearing,AxialThrustRadialSliderBearing,AxialThrustBearing,Piston/LinerContact,Bearing,Piston/LinerContact,RotationalCouplingRotationalCoupling非线性轴承力和力矩非线性轴承力和力矩NonlinearBearingNonlinearBearingForcesandMomentsCalculatedForcesandMomentsCalculatedDuetoActualDynamicsofPartsDuetoActualDynamicsofParts燃燃气力、活塞气力、活塞敲击力、敲击力、定时驱动定时驱动冲冲击力、喷油系统载荷、输出扭矩等击力、喷油系统载荷、输出扭矩等GasForces,PistonandTimingDriveImpactForces,FIEGasForces,PistonandTimingDriveImpactForces,FIE--Loads,OutputTorque,etc.Loads,OutputTorque,etc.外载外载力和力和力力矩矩ExcitationForcesandMomentsExcitationForcesandMoments有限元模型静态和动态的缩减FE-Models-StaticandDynamicReduced(FE-Solver)有限元模型静态和动态的缩减FE-Models-StaticandDynamicReduced(FE-Solver)概述概述.6.„„子结构法：缩减模型自由度，为减少计子结构法：缩减模型自由度，为减少计算量和对计算机的要求算量和对计算机的要求„„原原FEMFEM可用质量、梁、壳或实体单元可用质量、梁、壳或实体单元建立建立„„子结构表征原结构质量和刚度，固有频子结构表征原结构质量和刚度，固有频率和模态率和模态„„子结构上节点可施加外力和力矩，也耦子结构上节点可施加外力和力矩，也耦合合部件间的部件间的相互作用，传递载荷相互作用，传递载荷„„用子结构用子结构主自由度来表征部件运动和变主自由度来表征部件运动和变形。形。„„对原对原FEMFEM模型定义主自由度，用模型定义主自由度，用有限有限元模态分析求解器元模态分析求解器进行静进行静//动缩减。动缩减。一连杆例子一连杆例子((仅用于说明概念仅用于说明概念))全局坐标系全局坐标系当地坐标系当地坐标系局部坐标系局部坐标系有限元子结构有限元子结构Substructure概述概述.7.EXCITEEXCITE建模步骤建模步骤„„根据分析项目，分析原结构的力学工作原理，确定根据分析项目，分析原结构的力学工作原理，确定EXCITEEXCITE的的仿真方案仿真方案„„预处理：建立预处理：建立FEMFEM，定义节点主自由度，缩减获得子结构的质，定义节点主自由度，缩减获得子结构的质量矩阵、刚度矩阵、几何和自由度文件量矩阵、刚度矩阵、几何和自由度文件„„启动启动EXCITEEXCITE，，插入并定义体单元和连接单元，定义力学耦合插入并定义体单元和连接单元，定义力学耦合关系关系StartinganewEXCITEsession.Insertanddefinebodiesandjoints.„„定义发动机轴系参数、外载工况等定义发动机轴系参数、外载工况等Defineglobalcranktraindata,externalloaddata„„定义数值仿真控制参数定义数值仿真控制参数((起止时间，时间步长等起止时间，时间步长等))Definesimulationparameters(starttime,endtime,timestepsize,etc.)„„后处理：后处理：22维曲线、维曲线、33维动画、应力计算等维动画、应力计算等概述概述8ADVANCEDSIMULATIONTECHNOLOGIESEXCITEEXCITE模型由体单元、连接单元、模型由体单元、连接单元、力学和数值关系构成力学和数值关系构成„„体单元：体单元：„„曲轴曲轴、、连杆、机体等连杆、机体等„„刚性体：固定空间点或运刚性体：固定空间点或运动动质心质心„„弹性体：有限元子结构、弹性体：有限元子结构、或其它弹性体模型或其它弹性体模型„„耦合单元：耦合单元：„„轴承、悬置、活塞导向等轴承、悬置、活塞导向等非线性非线性弹簧耦合弹簧耦合„„液动耦合模型液动耦合模型„„3D3D模型界面：模型界面：„„检查坐标系、耦合关系等检查坐标系、耦合关系等„„计算和结果控制计算和结果控制EXCITEEXCITE界面界面.9.EXCITEEXCITE文件名和目录文件名和目录图形界面图形界面GUI„„各类目录或文件名中不得出现汉字和空格各类目录或文件名中不得出现汉字和空格„„用户工作目录严格按下面要求用户工作目录严格按下面要求((影响影响UtilitiesUtilities中一些功能使用时的缺省设定中一些功能使用时的缺省设定))exciteexcite目录目录:*.:*.exex文件文件femfem目录目录::crankshaftcrankshaft目录目录::缩减文件缩减文件*.*.out4out4等等conrodconrod目录目录::缩减文件缩减文件engineengine目录目录::缩减文件缩减文件loadload目录目录::外部载荷文本文件外部载荷文本文件„„ASCIIASCII文本文件文本文件::可用可用UltraEditUltraEdit//MsWordPadMsWordPad等编辑器编辑，与扩展名无关等编辑器编辑，与扩展名无关(project_directoryfemLoadexciteshm.10.工作区体单元连接单元工具图标菜单连接线图形界面图形界面GUIEXCITE模型有限元模型.11.图形界面图形界面GUI.12.nop[\FEMFEM设定设定FEMPreferences第一步：有限元模型设定第一步：有限元模型设定nnFEMFEM全局坐标系：用曲轴全局坐标系：用曲轴//机体模机体模型坐标系（连杆除外：永远是局型坐标系（连杆除外：永远是局部坐标系，一般取连杆大头中心部坐标系，一般取连杆大头中心点为其局部坐标系中心点）点为其局部坐标系中心点）oo旋转轴：曲轴正向旋转轴为旋转轴：曲轴正向旋转轴为xx轴。轴。对于顺时针旋转发动机，模型的对于顺时针旋转发动机，模型的前端到飞轮端的方向取前端到飞轮端的方向取xx方向。方向。pp垂直轴：曲轴有限元模型的垂直轴：曲轴有限元模型的第一拐第一拐朝上朝上((即直列式燃烧上死点＝即直列式燃烧上死点＝00；；VV型要注意与型要注意与CrankTrainGlobalCrankTrainGlobal中中的发火时刻设定必须一致的发火时刻设定必须一致))[[OUT4OUT4文件常用文件常用ASCIIASCII文本文本\\使用使用NN--mmmm--ss制：即有限元模型用制：即有限元模型用mmmm模型，便于建模，截断误差小模型，便于建模，截断误差小'为方便定义，建议：为方便定义，建议：.13.请将此设定存盘双击可成为缺省单位nn建议使用建议使用NN--mmmm--ss制制则：则：钢密度：钢密度：77.85.85EE--9t/mm9t/mm33钢弹性模量：钢弹性模量：210000210000N/mmN/mm22SIN-mm-sMass质量kgtLength长度mmmTime时间ssForce力NNStiffness刚度N/mN/mmDamping阻尼Ns/mNs/mmEXCITEEXCITE单位设定单位设定EXCITEUnitsnn单位自定单位自定,,需与需与FEMFEM模型一致模型一致EXCITEknowsnothingaboutunits'第二步：第二步：EXCITEEXCITE单位显示单位显示„„对话框中改单位：对话框中改单位：„„鼠标左键鼠标左键––只变单只变单位，不变数值位，不变数值„„鼠标右键鼠标右键––又变单又变单位，转变数值位，转变数值.14.轴系全局数据轴系全局数据CrankTrainGlobals常设变参常设变参仅用于仅用于33DD活塞活塞//缸套接触计算缸套接触计算活塞受力活塞受力曲柄销受力曲柄销受力连杆小头受力连杆小头受力主轴承力主轴承力输出扭矩输出扭矩„„检查检查CrankTrainCrankTrain中填入的轴系数据中填入的轴系数据是否正确是否正确不平衡载荷不平衡载