Полнофункциональное моделирование изделия с приводами и

Download Report

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!