31389 прочтений

Автомобилестроение. Опыт и возможности CompMechLab®

Сотрудники Инжинирингового центра "Центр компьютерного инжиниринга" (CompMechLab®) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, ООО Лаборатория "Вычислительная механика" (CompMechLab®) и ООО "Политех-Инжиниринг", объединенные единым брендом CompMechLab®, более 25 лет оказывают услуги в области расчетов динамики и прочности машин и конструкций, а также выполняют работы в области компьютерного инжиниринга на основе применения конечно-элементного (FEA), конечно-объемного (CFD) моделирования, CAD/CAE-систем мирового уровня. Использование современных наукоемких компьютерных CAD / CAE / FEA / CFD / FSI / MBD / CAO / HPC-технологий позволяет сотрудникам CompMechLab® выполнять работы в кратчайшие сроки и удовлетворять требованиям Заказчика на самом высоком уровне.

Специалисты CompMechLab® имеют многолетний опыт выполнения проектов в мировой автомобильной промышленности на основе следующих программных систем:
  • Autodesk Inventor, Autodesk AutoCAD, CATIA v.5, NX CAD, Creo / ProEngineer, SolidWorks, Solid Edge;
  • ANSYS, ANSYS/CFX, DEFORM, FlowVision, HyperWorks (HyperCrash, HyperForm, HyperXtrude, MotionSolve, RADIOSS, OptiStruct, AcuSolve и др.), KISSsoft/KISSsys, LS-DYNA, Moldex3D, MSC (ADAMS, NASTRAN, MARC, Digimat), NX CAE, PAM-CRASH, ProCAST, SIMULIA/Abaqus, solidThinking, SYSWELD;
  • ANSA, ANSYS/ICEM CFD, GLView, GNS Animator4, HyperWorks (HyperMesh, HyperView и др.), LS-PrePost, MSC.PATRAN.

Cотрудники CompMechLab® для выполнения НИОКР используют CompMechLab-DHP*C-Network (распределенную локальную сеть с высокопроизводительными вычислительными узлами типа суперкомпьютера CRAY CX1), ресурсы Суперкомпьютерного центра (СКЦ) "Политехнический" общей пиковой производительностью 1,2 ПетаФлопс и программные системы мульти- и транс- дисциплинарных исследований и компьютерного / суперкомпьютерного инжиниринга мирового уровня, представленные на рисунке:

CompMechLab_Применяемый арсенал трансдисциплинарных надотраслевых компьютерных и суперкомпьютерных технологий мирового уровня, трудоемкость разработки и сопровождения которых превышает 1 000 000 человеко-лет

Сотрудники CompMechLab® имеют сертификаты и дипломы ведущих мировых фирм-разработчиков систем компьютерного проектирования и инжиниринга (CAD/CAE-систем): ANSYS Inc., Livermore Software Technology Corporation (LSTC), Parametric Technology Corporation (PTC), Autodesk, Dassault Systemes (SolidWorks, CATIA), MSC Software Corporation.

Сотрудники CompMechLab® имеют опыт выполнения проектов по заказам и в интересах ведущих мировых автомобильных концернов: AM General (Hummer), Audi, BMW, Brose Group, Bugatti Automobiles, Caterpillar, Daimler (Mercedes-Benz), EDAG, Ferrari, Ford Motor Comp. General Motors Corp. (Cadillac), Hyundai Translead, Renault, Rolls Royce, Semcon, Transglobal Design and Manufacturing Co., Volkswagen, WESTFALIA Automotive, а также отечественных автомобильных компаний АВТОВАЗ, КАМАЗ, УАЗ.

На рисунке представлены логотипы зарубежных заказчиков - промышленных фирм CompMechLab®:

2015_0113_Инжиниринговый центр СПбПУ_Центр компьютерного инжиниринга_CompMechLab_визит Д.Мантурова и Д.Ливанова_04.03

Применение компьютерного моделирования в проектировании на основе реализации новой парадигмы создания в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной продукции нового поколения - (Simulation & Optimization)-Driven Design & Engineering & Advaneced Manufacturing позволяет нашим специалистам определить влияние различных параметров проектирования и рационально оптимизировать конструкции, а конструкторам и технологам внедрить наиболее эффективные решения на ранней стадии разработки автомобиля или автокомпонентов для следующих областей:

  • анализ повреждений в результате столкновения (краш-анализ),
  • безопасность пассажиров,
  • анализ прочности и кинематики автомобиля,
  • анализ вибраций и виброакустики автомобиля,
  • аэродинамика автомобиля,
  • анализ гидравлики, теплообмена, термомеханики и др.

2012_CompMechLab's Activity and Experience in the FEA&CAE for Automotive Industry

Услуги в области разработки моделей и проведения численных экспериментов для автомобильной промышленности.
Сотрудники CompMechLab® имеют уникальный опыт разработки полномасштабных конечно-элементных моделей автомобилей, удовлетворяющих требованиям мировых стандартов. Применяемые в расчетах модели кузовов содержат детально проработанные салоны, силовые структуры пола, фронтальные энергопоглощающие модуль, модули крыши (включая панорамную крышу) и обвес.

Сотрудники CompMechLab® разрабатывают математические модели нелинейного поведения материалов, включая композиционные материалы со сложной микроструктурой, выполняют верификацию математических моделей и программного обеспечения, валидацию результатов компьютерного моделирования (сравнение с результатами экспериментальных исследований и натурных испытаний).
 


 От 3-D CAD модели к полномасштабной конечно-элементной (FE) модели:

  • КЭ сетка / Контроль качества конечных элементов и конечно-элементных моделей;
  • Механические соединения / Клеевые соединения / Сварные точки;
  • Учет нелинейных свойств материалов / Учет зависимости свойств материалов от скорости деформирования;
  • Геометрические и физические нелинейности / Множественное динамическое контактное взаимодействие / Динамическое разрушение.

2010_0630_CompMechLab_PVS_02 От 3-D CAD модели к полномасштабной конечно-элементной модели автомобиля

Полномасштабная конечно-элементная модельПолномасштабная конечно-элементная модель

FEA.ru_CompMechLab_ANSA Hexa-FE-Model

 Модель двигателя и шасси:
  • Полномасштабная модель силовых агрегатов;
  • Моделирование механических и кинематических связей;
  • Расположение центра тяжести и инерционных характеристик конечно-элементной модели с реальным прототипом.


Модель двигателя и шассиПолномасштабная конечно-элементная модель двигателя

 

 
 Оценка пассивной безопасности автомобиля. Инженерные решения в области конструкции кузова, узлов и агрегатов современного автомобиля с целью  обеспечения пассивной безопасности в сертификационных тестах Euro NCAP, US NCAP, IIHS, JNCAP
 
  • Фронтальный краш-тест

Euro NCAP, US NCAP, USA IIHS

Фронтальный краш-тест

  • Боковой краш-тест

Euro NCAP, US NCAP, USA IIHS

2010_0630_CompMechLab_PVS_05     2010_0630_CompMechLab_PVS_06

 
2010_CompMechLab_FEA_Side_Crash-Test_01.gif2010_CompMechLab_FEA_Side_Crash-Test_02.gif

 

Боковой краш-тест

  • Боковой удар автомобиля о недеформируемый столб

Euro NCAP, US NCAP

Боковой удар о недеформируемый столб

2011_CompMechLab_FEA_Side_Crash-Test_01.gif

2013_CompMechLab_FEA_Side_Crash-Test_03.gif

2011_CompMechLab_FEA_Side_Crash-Test_02.gif

  • Опрокидывание автомобиля на крышу (оценка отношения жесткости кузова к массе автомобиля)

USA IIHS

Опрокидывание на крышу (оценка отношения жесткости кузова к массе автомобиля) CompMechLab_MVA_03CompMechLab_MVA_04


 Защита пешеходов
  • Детальное моделирование передней части автомобиля: детали капота, кузовные элементы;
  • Двигатель и прилегающие элементы;
  • Пластиковые и резиновые детали;
  • Пена и энергопоглощающие материалы, уплотнители;
Моделирование ситуаций:
  • "удар головой",
  • "удар голенью",
  • "удар верхней частью бедра".

Euro NCAP

2010_0630_CompMechLab_IMM_02Конечно-элементное моделирование удара голенью2010_0630_CompMechLab_IMM_04

      2009_0630_CompMechLab_AVT_05


 Валидация (Validation) моделей и результатов моделирования краш-тестов на основе сравнения с экспериментальными данными:
  • Учет в разработанной КЭ модели измерительных приборов и датчиков (датчиков деформаций, относительных перемещений, акселерометров и т.д.), расположенных в соответствии с требованиями проведения тестов;
  • Компьютерное моделирование краш-тестов согласно условиям стандартов EuroNCAP, USNCAP, FMVSS, JNCAP, а также реконструкция дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с целью оценки ущерба для страховых компаний.

Валидация конечно-элементных моделей

Реконструкция дорожно-транспортного происшествия

2011_CompMechLab_Реконструкция_ДТП_01


 Виброакустика:
  • Анализ собственных частот и форм колебаний;
  • Определение локальных и общих коэффициентов динамичности;
  • Задачи акустики;
  • Определение жесткости кузова;
  • Расчет опор силовых агрегатов и трансмиссии (виброизоляция);
  • Расчет чувствительности к изменениям параметров проектирования.
2010_CompMechLab_FEA & NVH_01 

 Исследование и оценка безопасности водителя и пассажиров:
  • Моделирование и анализ ударных воздействий в соответствии со стандартами FMVSS, ECE-R – оценка травмобезопасности;
  • Жесткость, прочность и долговечность внутренних модулей обивки, дверей, стоек, консоли и др.
Исследование и оценка безопасности водителя и пассажиров автомобиля  


 Оценка прочности и усталости деталей автомобиля:

  • Общая жесткость на кручение и изгиб;
  • Местная потеря устойчивости;
  • Анализ усталости сварных соединений и деталей;
  • Прочность кузова под действием эксплуатационных нагрузок;
  • Циклическая прочность двигателя и элементов шасси.
     
Оценка прочности и усталости деталей автомобиля 


Аэродинамика автомобиля:

 
  • Моделирование внешнего обтекания - "streaming";
  • Определение коэффициентов лобового сопротивления, разработка турбулизаторов потока с целью снижения аэродинамического сопротивления автомобиля;
  • Моделирование распределения воздушных потоков внутри салона (кондиционирование);
  • Решение задач тепломассопереноса для эффективного охлаждения двигателя;
  • Анализ потоков в системе выхлопа, рециркуляция газов и охлаждение.

Аэродинамика автомобиля      Аэродинамика автомобиля с предустановленными турбулизаторами

 


Производственные процессы в автомобилестроении:
  • Моделирование процессов штамповки и формовки металла;
  • Моделирование процессов литья пластмас под давлением (включая армирование короткими волокнами);
  • Моделирование процесса сварки, рациональная оптимизация процессов сварки с целью перераспределения / уменьшения остаточных деформаций и напряжений;
  • Крепление композиционных панелей (углепластики, стеклопластики и др.) - расслоение, разрушение, оценка степени повреждения  поверхности сопряжения  матрица/волокно;
  • Задачи механики композитов и композитных структур 

/2010_0630_CompMechLab_IGS_05    /2010_0630_CompMechLab_IGS_06 Производственные процессы в автомобилестроении 

 

2011_CompMechLab_Moldex3D_Molding_Motor_Cover_01

2012_CompMechLab_Moldex3D_Bumper_Filling_animation_01

Бампер. Анимация процесса заполнения литьевой формы

 
Под руководством сотрудников CompMechLab® выполняются бакалаврские работы и магистерские диссертации в области автомобилестроения.

В частности, в статье Работы выпускников CompMechLab СПбГПУ в области автомобилестроения  представлены некоторые визуальные результаты магистерских диссертаций и бакалаврских работ по направлению 150300 "Прикладная механика" (магистерская программа "Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг"), связанных с актуальными проблемами автомобилестроения и выполненных в 2008-2010 гг. в лаборатории  "Вычислительная механика"  (CompMechLab®)  кафедры  "Механика и процессы управления"  СПбПУ.
 

Тематика выпускных работ связана с работами, которые выполняют сотрудники CompMechLab® по заказам мировых лидеров автомобильной промышленности. В работах применялись следующие CAD/CAE-технологии мирового уровня: SolidWorks, CATIA, ANSA, DS SIMULIA/Abaqus, ANSYS Mechanical, LS-DYNA, MSC.ADAMS и Moldex3D.

 

Автомобилестроение. Выполненные НИОКР CompMechLab®:
Проектирование элементов конструкций кузова трактора нового поколения
  Проект заинтересовал 1383 посетителя
Подробнее
Проектирование и производство опоры раздаточной коробки передач автомобиля на основе принципов бионического дизайна
Период проведения 2015 г.
  Проект заинтересовал 1672 посетителя
Подробнее
Крыша автомобиля из композиционных материалов: от проектирования до прототипа
Период проведения 2015 г.
  Проект заинтересовал 1376 посетителей
Подробнее
Разработка полномасштабной конечно-элементной модели антропоморфного манекена EuroSID-2 (Side Impact Dummy) (2013 г.)
Ключевые слова Полномасштабная конечно-элеменная модель, манекен EuroSID-2
Программное обеспечение SIMULIA/Abaqus, LS-DYNA
Период проведения 2013 г.
  Проект заинтересовал 4286 посетителей
Подробнее
Разработка полномасштабной конечно-элементной модели антропоморфного манекена Hybrid III 50% Male Dummy (2013 г.)
Ключевые слова Полномасштабная конечно-элементная модель, манекен, Hybrid III 50th Percentile
Программное обеспечение SIMULIA/Abaqus, LS-DYNA
Период проведения 2013 г.
  Проект заинтересовал 5423 посетителя
Подробнее
Конечно-элементное моделирование краш-тестов для композитных энергопоглощающих мачт дорожного освещения (2012 г.)
Ключевые слова Композитные энергопоглощающие мачты дорожного освещения, краш-тесты, верификация и валидация конечно-элементных моделей, сравнительный анализ конечно-элементных и экспериментальных результатов
Программное обеспечение ANSA, LS-DYNA
Период проведения 2012 г.
  Проект заинтересовал 10221 посетителя
Подробнее
Разработка требований к механизму определения момента аварии для конфигурации дополнительного оборудования и рекомендованного алгоритма определения момента аварии; проведение компьютерного моделирования для подтверждения разработанных требований и алгоритмов проекта программы и методики сертификационных испытаний автомобильного терминала "ЭРА-ГЛОНАСС" (2011 год).
Ключевые слова Математическое и компьютерное моделирование, crash-тесты, определение момента аварии, ЭРА-ГЛОНАСС
Программное обеспечение SIMULIA/Abaqus
Период проведения 2011 г.
  Проект заинтересовал 9960 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование и исследование динамического нелинейного контактного взаимодействия импактора и передней части автомобиля. Оценка методики испытаний (2010 г.)
Ключевые слова Передняя часть автомобиля,импактор, 3-D CAD модели, 3-D конечно-элементные модели, 3-D динамическая нелинейная задача с контактным взаимодействием, Euro NCAP методика испытаний, оценка и уточнение методики испытаний
Программное обеспечение CATIA, ANSA, ABAQUS/Explicit
Период проведения 2010 г.
  Проект заинтересовал 10046 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование лобового столкновения автомобилей ВАЗ-21093 и ЗИЛ-433362 (2009 г.)
Ключевые слова ДТП, лобовое столкновение, ВАЗ-21093, ЗИЛ-433362, EuroNCAP
Программное обеспечение ANSA, DS SIMULIA / ABAQUS
Период проведения 2009 г.
  Проект заинтересовал 12103 посетителя
Подробнее
Конечно-элементное моделирование фронтального краш-теста EuroNCAP автомобиля ВАЗ-2109 (2009 г.)
Ключевые слова EuroNCAP, лобовое столкновение, краш-тест, безопасность водителя и пассажиров, Frontal Impact Test
Программное обеспечение ANSA, DS SIMULIA / ABAQUS
Период проведения 2009 г.
  Проект заинтересовал 10108 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование деформирования деталей и узлов силового агрегата и шасси автомобиля при краш-тесте (2009 г.)

Цели работы: детальное моделирование динамического поведения силового агрегата и элементов шасси при краш-тесте; определение областей вторичного контакта деталей двигателя и кузовных деталей; создание зон с программируемыми деформациями и разрушением, предназначенными для обеспечения высокого уровня безопасности при столкновении; расчет изменения пространства в салоне автомобиля вследствие удара двигателя о перегородку между салоном и моторным отсеком.

Ключевые слова Конечно-элементное моделирование, двигатель внутреннего сгорания, ДВС, краш-тест, EuroNCAP, зоны с программируемыми деформациями и разрушением
Программное обеспечение ANSA, DS SIMULIA / Abaqus
Период проведения 2009 г.
  Проект заинтересовал 8001 посетителя
Подробнее
Конечно-элементное моделирование и исследование компрессора (2009 г.)
Ключевые слова Компрессор, ступень, поршень, цилиндр, заклинивание, заклинивающие кольцо
Программное обеспечение SolidWorks, LS-DYNA
Период проведения 2009 г.
  Проект заинтересовал 4038 посетителей
Подробнее
Проектирование, рациональная оптимизация и численное моделирование (CFD-анализ) и оценка эффективности работы устройства для снижения аэродинамического сопротивления тягача с трейлером (2007 г.)
Ключевые слова Грузоперевозки, тягач, трейлер, внешняя аэродинамика, обтекание воздушным потоком (streaming), вихрегенераторы, проектирование, рациональная оптимизация, CFD-анализ, аэродинамическое сопротивление, снижение аэродинамического сопротивления, экономия топлива при грузоперевозках; метод конечных объемов, DHP*C - Distributive High Productivity Computing на основе CompMechLab-концепции, 26 млн ячеек
Программное обеспечение ANSYS ICEM CFD, ANSYS/CFX Parallel
Период проведения 2007 г.
  Проект заинтересовал 11617 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное решение задач топологической оптимизации (2007 г.)
Ключевые слова Топологическая оптимизация, модельные задачи, уменьшение массы, увеличение жесткости
Программное обеспечение Tosca, ANSYS
Период проведения 2007 г.
  Проект заинтересовал 17695 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование столкновения автомобилей. Уникальная реконструкция реального дорожно-транспортного происшествия (2007 г.)

Целью работы является экспертиза дорожно-транспортного происшествия на основе конечно-элементного моделирования столкновения транспортных средств, определение доли затрат кинетической энергии на развитие деформаций и эквивалентную данным затратам скорость при технической реконструкции удара.

Ключевые слова Столкновение автомобилей (crash), нелинейная динамическая обратная задача, динамика, контактное взаимодействие, большие пластические деформации, большие перемещения/повороты/деформации, разрушение, реконструкция реального дорожно-транспортного происществия, экспертиза
Программное обеспечение LS-DYNA
Период проведения 2007 г.
  Проект заинтересовал 14870 посетителей
Подробнее
Оценка эффективности работы устройства для снижения аэродинамического сопротивления трейлера на основе численного моделирования. CFD-анализ (2006 г.)
Ключевые слова Трейлер, тягач, автомобиль, набегающий воздушный поток, обтекание воздушным потоком капота и кабины тягача, CFD, вычислительная аэродинамика, линии тока, аэродинамическое сопротивление, вихрегенераторы / турбулизаторы воздушного потока
Программное обеспечение SolidWorks, ANSYS/CFX
Период проведения 2006 г.
  Проект заинтересовал 19788 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование краш-тестов для мачт дорожного освещения, поглощающих энергию удара при аварии (2006 г.)
Ключевые слова Энергопоглощающие мачты дорожного освещения, краш-тесты, верификация конечно-элементных молелей, сравнительный анализ конечно-элементных и экспериментальных результатов.
Программное обеспечение LS-DYNA
Период проведения 2006 г.
  Проект заинтересовал 17159 посетителей
Подробнее
Конечно-элементное моделирование краш-тестов для энергопоглощающих композитных мачт дорожного освещения (2006 г.)

Разработанные пространственные CAD и КЭ модели различных типов композитных мачт позволяют моделировать удар при различной скорости автомобиля, пластическое деформирование армирующих элементов мачт и деталей автомобиля, множественное контактное взаимодействие между объектами с учетом больших деформаций/поворотов/перемещений и динамического разрушения (progressive damage).

Ключевые слова энергопоглощающие мачты дорожного освещения, краш-тесты, верификация конечно-элементных молелей, сравнительный анализ конечно-элементных и экспериментальных результатов
Программное обеспечение LS-DYNA
Период проведения 2006 г.
  Проект заинтересовал 14725 посетителей
Подробнее
Численное моделирование и исследование системы вентиляции воздуха в салоне микроавтобуса (2005 г.)
Ключевые слова Микроавтобус, система вентиляции воздуха, линии тока, поля скоростей, давлений и концентраций
Программное обеспечение SolidWorks, CosmosFloWorks
Период проведения 2005 г.
  Проект заинтересовал 8587 посетителей
Подробнее
Выбор квазиоптимальных геометрических параметров инерционного вариатора (2003 г.)

Разгон ведущего диска и выход на постоянный режим

Ключевые слова Нестационарная задача, динамическое контактное взаимодействие с учетом трения, соударение
Программное обеспечение LS-DYNA
Период проведения 2003 г.
  Проект заинтересовал 5177 посетителей
Подробнее
Автомобилестроение. Последние новости на сайте:
Все новости категории: Автомобилестроение