Transcript Полнофункциональное моделирование изделия с приводами и
Slide 1
Easy5 - система моделирования и расчета
сложных технических систем и устройств
Slide 2
Конструирование механической части и системы
управления
Проект механической части
Конструкция
механической части
Концепция
Реальный
прототип
Проверки &
Испытания
Конструкция системы
управления
Проект системы управления
3
Slide 3
Инструментарий для создания полной виртуальной модели изделия
Механизмы и
конструкция
Гидравлика &
Система управления
Adams
Easy5
Нагрузки
Динамика
и прочность
MSC Nastran
Patran
FlightLoads,
Dytran …
4
Slide 4
Конструирование механической части и системы
управления
Проект механической части
Конструкция
механической части
Виртуальный
прототип
Концепция
Проверки
& Испытания
Реальный
прототип
Единая
модель
Конструкция системы
управления
Проект системы управления
5
Slide 5
Что такое Easy5
Инструмент моделирования систем на схемном уровне
Проектирование – Моделирование – Линейные &
нелинейные расчеты
Многодисциплинарное моделирование
Гидравлика – Пневматика – Система управления –
Электрические привода – Механизмы – Динамика –
Терморегулирование
6
Slide 6
Easy5 среди VPD систем
Как контролировать
скорость коленвала?
Easy5
Какие силы действуют
на коленвал?
Adams
Какие напряжения
возникают в коленвале?
MSC Nastran , Marc
Каким будет срок
работы коленвала?
Fatigue
Каков будет уровень
шума при работе?
Actran
7
Slide 7
Библиотеки компонентов Easy5
•
Hydraulic Basic Library – библиотека
компонентов для моделирования
гидромеханических систем
•
Thermal Hydraulic Advanced Library –
расширенная библиотека компонентов
для моделирования гидромеханических
систем
с учетом температур
•
Gas Dynamics/Pneumatic Library –
библиотека компонентов, включающих
расчётные модели, учитывающие
сжимаемость газа
•
Multiphase Fluid Library – библиотека
компонентов устройств, основанных на
фазовых превращениях
•
Aerospace Vehicle Library – библиотека
компонентов для моделирования
динамики летательных аппаратов
(включая динамику собственно
летательного аппарата, устройств
управления и состояния атмосферы)
8
Slide 8
Новые возможности в Easy5 2005r1
•
•
•
•
•
•
•
•
Новый интерфейс под Windows, не требующий Exceed
Полностью обновлена документация
Улучшен интерфейс с Adams: добавлена возможность
просмотра результатов Easy5 в Adams/PostProcessor и
использование решателя Adams C++
Более быстрое и эффективное моделирование
гидромеханических систем с учетом температур
Более быстрое и эффективное моделирование систем с
подшипниками скольжения
В библиотеку компонентов для моделирования
гидромеханических систем с учетом температур добавлен
новый элемент: топливо для реактивных двигателей
Разработан новый интерфейс Easy5 – MSC Nastran – для учета
информация о реальной жесткости тел
Улучшена интеграция с системой MATLAB/Simulink
9
Slide 9
Примеры
Самые различные области применения Easy5: от космоса до
коммунальной техники
Slide 10
Пример: Boeing – система спасения EVA
• Система Easy5 использовалась для
нахождения и исправления
аварийных мест в двигательной
системе спасения астронавта
• Были найдены и модифицированы
проблемные узлы без проведения
дорогостоящих и опасных натурных
испытаний
Авария
4 .0 0 E -0 2
3 .0 0 E -0 2
P is to n
P lu n g e r
S tr ok e (inc h)
2 .0 0 E -0 2
Poppet
1 .0 0 E -0 2
0 .0 0 E + 0 0
-1 .0 0 E -0 2
-2 .0 0 E -0 2
-3 .0 0 E -0 2
-4 .0 0 E -0 2
0 .0 1 2
0 .0 1 3
0 .0 1 4
0 .0 1 5
0 .0 1 6
Tim e (s e c .)
Piston
Plunger
Interm ediate
Pressure
R egion
Low Pressure
R egion
O utlet
Inlet
Poppet
H igh Pressure
R egion
Регулятор
11
0 .0 1 7
0 .0 1 8
Slide 11
Пример: мусоровоз
• Использование Easy5 позволило
добиться 35% экономии топлива
используя различные
гибридные технологии
• Однократное внедрение таких
технологий позволяет
получать значительную
экономию топлива
Chassis
Torque Converter
Accessories
Transmission
Engine
Lockup Strategy
Cycle Driver
Schematic(3)
12
Slide 12
Полнофункциональное моделирование работы привода
закрылка
Slide 13
Моделирование работы привода закрылка с
электрогидравлической системой управления
Закрылок
• Используется при
взлете для увеличения
подъемной силы и при
посадке – для создания
дополнительного
сопротивления
•Две передачи винтгайка
• управление
осуществляется
гидравлическими,
электрическими или
гибридными
приводами
14
Slide 14
Схема разработки «полной» модели закрылка
Упругая модель
Создание упругих моделей для
передачи их в Adams
Инструмент: MSC Nastran
Устройство
управления закрылком
Создание модели
устройства управления,
включающего систему
управления и электрогидро-механические
системы силового привода.
Ниструмент:Easy5
Динамическая модель
привода закрылка
Объединение модели
механизма и модели
устройства управления
закрылком, а так же
приложение
аэродинамических
нагрузок с целью
создания полной
динамической модели для
детального исследования
работы всей системы в
целом.
Инструмент: Adams
Механизм закрылка
Создание модели
механизма привода
закрылка
Инструмент: Adams
Оптимизация
конструкции
Улучшение
характеристик привода
путем изменения
параметров
гидрообъемного
привода и увеличения
коэффициента усиления
системы управления
Инструмент: Adams
Упругая модель
закрылка
Замена твердотельных
компонентов в полной
модели закрылка на
упругие. Анализ работы
закрылка, исследование
проблем при работе и
подбор параметров
системы управления с
учетом возникших
«неполадок» в работе
всей системы.
Инструмент: Adams
Нагрузки
Генерация внешних аэродинамических
нагрузок на закрылок
Инструмент: MSC Nastran/FlightLoads
или Dytran
15
Slide 15
Полная модель: система управления +
модель механизма привода закрылка
Модель устройства
управления
Easy5
Кинематическая
модель
Усилия
силового
привода
Adams
Углы и скорости отклонения
закрылка
• В полную динамическую модель
закрылка, входят:
• модель механизма
• модель устройства управления
закрылком
• аэродинамические нагрузки
16
Slide 16
Полная модель
Проверка работоспособности полной модели
Неудовлетворительные характеристики:
Чрезмерные вибрации
Закрылок «залипает» в полностью выдвинутом положении
Требуется более мощный гидрообъемный привод
17
Slide 17
Анализ работы привода с учетом податливости
закрылка
18
Slide 18
Моделирование гидравлических систем с помощью
Easy5
Slide 19
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Гидравлическая система – важное
звено системы управления
Быстрое закрывание
клапанов сервоприводов
управляющих поверхностей
и высокие скорости течения
жидкости приводят к
появлению всплесков
давления в гидравлических
магистралях…
Наличие таких пиков
выводит из строя
гидравлическую
… в разных частях
систему
самолета
20
Slide 20
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Pre-built Hydraulic SYSTEM blocks
Pump: Eg. of a
hydraulic system
in one block
Eg. Pump
ETC…
Easy5
Matched
flight test
data
Точная модель
гидравлической
системы в Easy5
Сложная, много компонентная
модель гидравлической системы
До
После
На упрощенных моделях
невозможно отловить всплески
давлений
Точно
рассчитанные
пики
Без пиков
21
Slide 21
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Fortran
Более глубокий анализ
результатов, полученных в
Easy5 позволил сократить
количество гидравлических
аккумуляторов в системе.
Structural Mode
Dynamics
Structural Mode
Dynamics
One-dimensional
Function
One-dimensional
Function
Positive Displacement
Pump (no P state)
Positive Displacement
Pump (no P state)
N-section Pipe
(w friction)
-10 Ti x 35' Lg
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic Merge
w exit orifice
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
“Эта работа позволила сэкономить несколько миллионов
долларов при производстве самолета и снизить
стоимость технического обслуживания, что будет
выгодно авиационным компаниям.”
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Return Manifold (psia)
100
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
Fortran
Adiabatic volume
-10 AL x 34' Lg
Parameter Input
.02735
Fortran
-- Systems Engineer
BCAG Mechanical Systems Engineering
Split with exit orifice
(at port 3)
Adiabatic volume
Split with exit orifice
(at port 3)
Plenum Merge
(storage only)
Servo Valve
(var area gradient)
22
2 Chamber Actuator
w Viscous Friction
Split with exit orifice
(at port 3)
Slide 22
Easy5 является одной из самых уникальных и важнейших компонент
современных VPD технологий
Спасибо за внимание!
Easy5 - система моделирования и расчета
сложных технических систем и устройств
Slide 2
Конструирование механической части и системы
управления
Проект механической части
Конструкция
механической части
Концепция
Реальный
прототип
Проверки &
Испытания
Конструкция системы
управления
Проект системы управления
3
Slide 3
Инструментарий для создания полной виртуальной модели изделия
Механизмы и
конструкция
Гидравлика &
Система управления
Adams
Easy5
Нагрузки
Динамика
и прочность
MSC Nastran
Patran
FlightLoads,
Dytran …
4
Slide 4
Конструирование механической части и системы
управления
Проект механической части
Конструкция
механической части
Виртуальный
прототип
Концепция
Проверки
& Испытания
Реальный
прототип
Единая
модель
Конструкция системы
управления
Проект системы управления
5
Slide 5
Что такое Easy5
Инструмент моделирования систем на схемном уровне
Проектирование – Моделирование – Линейные &
нелинейные расчеты
Многодисциплинарное моделирование
Гидравлика – Пневматика – Система управления –
Электрические привода – Механизмы – Динамика –
Терморегулирование
6
Slide 6
Easy5 среди VPD систем
Как контролировать
скорость коленвала?
Easy5
Какие силы действуют
на коленвал?
Adams
Какие напряжения
возникают в коленвале?
MSC Nastran , Marc
Каким будет срок
работы коленвала?
Fatigue
Каков будет уровень
шума при работе?
Actran
7
Slide 7
Библиотеки компонентов Easy5
•
Hydraulic Basic Library – библиотека
компонентов для моделирования
гидромеханических систем
•
Thermal Hydraulic Advanced Library –
расширенная библиотека компонентов
для моделирования гидромеханических
систем
с учетом температур
•
Gas Dynamics/Pneumatic Library –
библиотека компонентов, включающих
расчётные модели, учитывающие
сжимаемость газа
•
Multiphase Fluid Library – библиотека
компонентов устройств, основанных на
фазовых превращениях
•
Aerospace Vehicle Library – библиотека
компонентов для моделирования
динамики летательных аппаратов
(включая динамику собственно
летательного аппарата, устройств
управления и состояния атмосферы)
8
Slide 8
Новые возможности в Easy5 2005r1
•
•
•
•
•
•
•
•
Новый интерфейс под Windows, не требующий Exceed
Полностью обновлена документация
Улучшен интерфейс с Adams: добавлена возможность
просмотра результатов Easy5 в Adams/PostProcessor и
использование решателя Adams C++
Более быстрое и эффективное моделирование
гидромеханических систем с учетом температур
Более быстрое и эффективное моделирование систем с
подшипниками скольжения
В библиотеку компонентов для моделирования
гидромеханических систем с учетом температур добавлен
новый элемент: топливо для реактивных двигателей
Разработан новый интерфейс Easy5 – MSC Nastran – для учета
информация о реальной жесткости тел
Улучшена интеграция с системой MATLAB/Simulink
9
Slide 9
Примеры
Самые различные области применения Easy5: от космоса до
коммунальной техники
Slide 10
Пример: Boeing – система спасения EVA
• Система Easy5 использовалась для
нахождения и исправления
аварийных мест в двигательной
системе спасения астронавта
• Были найдены и модифицированы
проблемные узлы без проведения
дорогостоящих и опасных натурных
испытаний
Авария
4 .0 0 E -0 2
3 .0 0 E -0 2
P is to n
P lu n g e r
S tr ok e (inc h)
2 .0 0 E -0 2
Poppet
1 .0 0 E -0 2
0 .0 0 E + 0 0
-1 .0 0 E -0 2
-2 .0 0 E -0 2
-3 .0 0 E -0 2
-4 .0 0 E -0 2
0 .0 1 2
0 .0 1 3
0 .0 1 4
0 .0 1 5
0 .0 1 6
Tim e (s e c .)
Piston
Plunger
Interm ediate
Pressure
R egion
Low Pressure
R egion
O utlet
Inlet
Poppet
H igh Pressure
R egion
Регулятор
11
0 .0 1 7
0 .0 1 8
Slide 11
Пример: мусоровоз
• Использование Easy5 позволило
добиться 35% экономии топлива
используя различные
гибридные технологии
• Однократное внедрение таких
технологий позволяет
получать значительную
экономию топлива
Chassis
Torque Converter
Accessories
Transmission
Engine
Lockup Strategy
Cycle Driver
Schematic(3)
12
Slide 12
Полнофункциональное моделирование работы привода
закрылка
Slide 13
Моделирование работы привода закрылка с
электрогидравлической системой управления
Закрылок
• Используется при
взлете для увеличения
подъемной силы и при
посадке – для создания
дополнительного
сопротивления
•Две передачи винтгайка
• управление
осуществляется
гидравлическими,
электрическими или
гибридными
приводами
14
Slide 14
Схема разработки «полной» модели закрылка
Упругая модель
Создание упругих моделей для
передачи их в Adams
Инструмент: MSC Nastran
Устройство
управления закрылком
Создание модели
устройства управления,
включающего систему
управления и электрогидро-механические
системы силового привода.
Ниструмент:Easy5
Динамическая модель
привода закрылка
Объединение модели
механизма и модели
устройства управления
закрылком, а так же
приложение
аэродинамических
нагрузок с целью
создания полной
динамической модели для
детального исследования
работы всей системы в
целом.
Инструмент: Adams
Механизм закрылка
Создание модели
механизма привода
закрылка
Инструмент: Adams
Оптимизация
конструкции
Улучшение
характеристик привода
путем изменения
параметров
гидрообъемного
привода и увеличения
коэффициента усиления
системы управления
Инструмент: Adams
Упругая модель
закрылка
Замена твердотельных
компонентов в полной
модели закрылка на
упругие. Анализ работы
закрылка, исследование
проблем при работе и
подбор параметров
системы управления с
учетом возникших
«неполадок» в работе
всей системы.
Инструмент: Adams
Нагрузки
Генерация внешних аэродинамических
нагрузок на закрылок
Инструмент: MSC Nastran/FlightLoads
или Dytran
15
Slide 15
Полная модель: система управления +
модель механизма привода закрылка
Модель устройства
управления
Easy5
Кинематическая
модель
Усилия
силового
привода
Adams
Углы и скорости отклонения
закрылка
• В полную динамическую модель
закрылка, входят:
• модель механизма
• модель устройства управления
закрылком
• аэродинамические нагрузки
16
Slide 16
Полная модель
Проверка работоспособности полной модели
Неудовлетворительные характеристики:
Чрезмерные вибрации
Закрылок «залипает» в полностью выдвинутом положении
Требуется более мощный гидрообъемный привод
17
Slide 17
Анализ работы привода с учетом податливости
закрылка
18
Slide 18
Моделирование гидравлических систем с помощью
Easy5
Slide 19
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Гидравлическая система – важное
звено системы управления
Быстрое закрывание
клапанов сервоприводов
управляющих поверхностей
и высокие скорости течения
жидкости приводят к
появлению всплесков
давления в гидравлических
магистралях…
Наличие таких пиков
выводит из строя
гидравлическую
… в разных частях
систему
самолета
20
Slide 20
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Pre-built Hydraulic SYSTEM blocks
Pump: Eg. of a
hydraulic system
in one block
Eg. Pump
ETC…
Easy5
Matched
flight test
data
Точная модель
гидравлической
системы в Easy5
Сложная, много компонентная
модель гидравлической системы
До
После
На упрощенных моделях
невозможно отловить всплески
давлений
Точно
рассчитанные
пики
Без пиков
21
Slide 21
Пример: Гидравлическая система Boeing 787
Fortran
Более глубокий анализ
результатов, полученных в
Easy5 позволил сократить
количество гидравлических
аккумуляторов в системе.
Structural Mode
Dynamics
Structural Mode
Dynamics
One-dimensional
Function
One-dimensional
Function
Positive Displacement
Pump (no P state)
Positive Displacement
Pump (no P state)
N-section Pipe
(w friction)
-10 Ti x 35' Lg
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic Merge
w exit orifice
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
Split with exit orifice (w friction)
(at port 3)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
“Эта работа позволила сэкономить несколько миллионов
долларов при производстве самолета и снизить
стоимость технического обслуживания, что будет
выгодно авиационным компаниям.”
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
N-section Pipe
(w friction)
Return Manifold (psia)
100
Adiabatic volume
N-section Pipe
(w friction)
Fortran
Adiabatic volume
-10 AL x 34' Lg
Parameter Input
.02735
Fortran
-- Systems Engineer
BCAG Mechanical Systems Engineering
Split with exit orifice
(at port 3)
Adiabatic volume
Split with exit orifice
(at port 3)
Plenum Merge
(storage only)
Servo Valve
(var area gradient)
22
2 Chamber Actuator
w Viscous Friction
Split with exit orifice
(at port 3)
Slide 22
Easy5 является одной из самых уникальных и важнейших компонент
современных VPD технологий
Спасибо за внимание!