Анонсы 29 Июля 2010 года
Данная новость была прочитана 6908 раз

CompMechLab® СПбГПУ - компьютерный инжиниринг в автомобилестроении

Сотрудники учебно-научно-инновационной лаб. "Вычислительная механика" (CompMechLab®) СПбГПУ более 20 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/FEA/CFD/CAE технологий позволяет сотрудникам CompMechLab® выполнять работы в кратчайшие сроки и удовлетворять требованиям Заказчика на самом высоком уровне.

Специалисты CompMechLab® имеют опыт выполнения проектов в автомобильной промышленности на основе следующих программных систем:
  • Autodesk Inventor, Autodesk AutoCAD, CATIA v.5, NX (Unigraphics), ProEngineer, SolidWorks, SoliEdge;
  • ANSYS, ANSYS/CFX, ANSYS/ICEM CFD, FlowVision, LS-DYNA, MSC.ADAMS, MSC.NASTRAN, MSC.MARC, SIMULIA/Abaqus, ;
  • GLView, HyperMesh, HyperView, LS-Post, MSC.PATRAN.

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 ведущих мировых автомобильных концернов: AM General (Hummer), BMW AG, Brose Group, Caterpillar Inc., Daimler AG (Mercedes-Benz), Engineering and Design AG (EDAG), Ferrari, Ford Motor Company, General Motors Corp. (Cadillac), HYUNDAI Translead, Renault, Transglobal Design and Manufacturing Co., Volkswagen, WESTFALIA Automotive GmbH.

Применение компьютерного моделирования в проектировании на основе реализации новой парадигмы создания конкурентоспособной продукции в кратчайшие сроки - Simulation based Design - 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.

Сотрудники CompMechLab®  имеют опыт выполнения проектов по заказам ведущих мировых автомобильных концернов: AM General (Hummer), BMW AG, Brose Group, Caterpillar Inc., Daimler AG (Mercedes-Benz), Engineering and Design AG (EDAG), Ferrari, Ford Motor Company, General Motors Corp. (Cadillac), HYUNDAI Translead, Renault, Transportation Design and Manufacturing Co., Volkswagen, WESTFALIA Automotive GmbH.

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.

А также разработка математических моделей нелинейного поведения материалов, верификация математических моделей и программного обеспечения, валидация 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.

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

Полномасштабная конечно-элементная модель


 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 шасси

Полномасштабная 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
  • Боковой удар автомобиля о недеформируемый столб

Euro NCAP, US NCAP

Боковой удар о недеформируемый столб

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

USA IIHS

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


 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

Конечно-элементное моделирование удара голенью


 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 дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с целью оценки ущерба для страховых компаний.

Валидация конечно-элементных моделей

Реконструкция дорожно-транспортного происшествия


 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.
Виброакустика автомобиля 

 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 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
Производственные процессы в автомобилестроении 
 
 
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"  СПбГПУ.

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, DS SIMULIA Abaqus,  ANSYS Mechanical, LS-DYNA, MSC.ADAMS и Moldex3D.

Источник - Автомобилестроение. Опыт и возможности CompMechLab®