LMS-Virtual-Lab-平台总体介绍教学教材课件.ppt

1、Virtual.Lab平台概述平台概述1DesktopLMS Virtual.Lab：统一的统一的3D多学科分析平台多学科分析平台MotionCorrelationAcousticsLMS Virtual.LabDurabilityNoise & VibrationOptimizationStructuresLMS Virtual.Lab Structures通用有限元前后处理环境通用有限元前后处理环境LMS Virtual.Lab Motion机械系统动力学分析方案机械系统动力学分析方案LMS Virtual.Lab Durability虚拟疲劳耐久性分析虚拟疲劳耐久性分析LMS Virtu

2、al.Lab Acoustics声学仿真分析声学仿真分析LMS Virtual.Lab Noise & Vibration振动、噪声分析振动、噪声分析LMS Virtual.Lab Correlation试验、仿真的相关性分析试验、仿真的相关性分析LMS Virtual.Lab DesktopLMS Virtual.Lab的基本平台界面的基本平台界面LMS Virtual.Lab Optimization优化设计与可靠性分析优化设计与可靠性分析 各学科之间无缝集成，并共享数据模型和分析流程各学科之间无缝集成，并共享数据模型和分析流程LMS Virtual.Lab 基本理念基本理念: 多学科协同

3、仿真多学科协同仿真为CAE工程分析提供一个完整的集成的多学科环境结构分析, 机构动力学分析, 声学分析, NVH, 疲劳耐久性分析统一的易用的用户界面设计工程师和分析工程师采用同一界面多文档界面，全面的可视化环境几何部件和装配体分析模型和计算结果特定学科的后处理与CAD完全集成CATIA, UG, Pro-E, I-DEAS Virtual.Lab 的分析与CAD模型完全关联与行业通用的标准求解器集成Nastran, ANSYS, ABAQUS, CATIA ElfiniNoise & VibrationDynamicsDurabilitykinematicstrength基于基于Virtua

4、l.Lab的机械系统多学科多工程属性一体化分析的机械系统多学科多工程属性一体化分析Virtual.LabMotionVirtual.LabStructure机构运动模型机构运动模型柔性体柔性体载荷载荷/应力谱应力谱Virtual.LabDurability疲劳分析疲劳分析载荷载荷/边界条件边界条件表面振动表面振动Virtual.LabNVM/Acoustics振动噪声分析振动噪声分析结构有限元分析结构有限元分析结构静力学与动力学特性结构静力学与动力学特性2LMS Virtual.LabVirtual.Lab Structure通用有限元前后处理平台通用有限元前后处理平台强大的有限元前后处理功能

5、强大的有限元前后处理功能基于CAD模型或基于网格模型的有限元分析有限元模型与几何模型完全关联，实现模型快速更新从网格划分到后处理的完整解决方案优异的网格划分功能先进的连接单元建模技术驱动主流有限元求解器，可进行线性、非线性和碰撞分析Nastran (MD, MSC, NX, NEi), ANSYSAbaqusLS-DYNA, Radioss加强设计工程师、分析工程师和专家之间的交流和协作Images courtesy of ASCOVirtual.Lab Structure有限元建模特点有限元建模特点具有强大的CAD建模、几何清理功能能够直接使用CATIA等CAD模型，几何格式完全一致，保留所

6、有参数和特征直接利用CATIA和自身的几何清理工具操作方式与CATIA一致强大的1D/2D/3D网格划分功能有限元网格与几何模型完全关联修改几何参数时，有限元网格能够自动更新定义载荷与边界条件可以直接定义于几何对象或特征上优异的网格质量检查与修正功能便捷的连接单元建模功能，有效地借助几何或网格，包括焊点、焊缝等对多种求解器的良好支持所建立的有限元模型在同一平台下用于多种用途结构强度分析疲劳分析振动响应分析多体动力学刚柔耦合分析与结构试验的相关性分析机构动力学仿真机构动力学仿真3LMS Virtual.Lab Motion 多体动力学仿真主要功能和用途多体动力学仿真主要功能和用途分析系统动力学性

7、能分析系统动力学性能对设计改变进行快速评估对设计改变进行快速评估对复杂系统的载荷进行预测对复杂系统的载荷进行预测优化操稳和平顺性能优化操稳和平顺性能为疲劳为疲劳&振动振动&声学分析声学分析提供载荷边界条件提供载荷边界条件与与AMESim等进行机电液等进行机电液联合仿真联合仿真LMS Virtual.Lab Motion 多体动力学分析多体动力学分析Virtual.Lab Motion的主要分析功能的主要分析功能 运动学及干涉检查运动学及干涉检查机械系统运动规律的可视化研究检查并确定系统零部件在不同工况的操作过程中是否存在运动干涉，Virtual.Lab Motion可以直接进行刚体或柔性体的干

8、涉检查分析确定速度、加速度等运动指标保持在设计准则所允许的范围之内 动力学动力学通过动力学计算确定系统内载荷，作为进一步强度和疲劳等分析的输入条件确定系统内载荷，包括零部件的约束力和约束力矩等保持在设计准则所允许的范围之内与控制和电液系统集成进行闭环耦合分析 应力应力/应变应变机械系统在操作过程中的动应力和应力集中的可视化研究确定零部件是否存在疲劳失效问题确定整个系统产生的振动和噪声在允许的范围之内 静力学与准静态分析静力学与准静态分析确定机构的静平衡位置和状态分析和模拟准静态过程 逆动力学分析逆动力学分析通过已知的运动反算系统载荷 模型线性化与频响分析模型线性化与频响分析对多体模型进行线性化

9、，并进行多体模态分析Virtual.Lab Motion具有专门的干具有专门的干涉检查功能，是所有多体软件中涉检查功能，是所有多体软件中独有的！独有的！Virtual.Lab Motion几何接口与自身建模功能几何接口与自身建模功能CAD软件接口软件接口可以直接导入各种通用格式或通用软件的CAD模型，包括STEP, IGES, ProE, UniGraphics, ParaSolids, Autodesk Inventor, CATIA V4 & V5等直接使用直接使用CATIA V5的几何造型能力的几何造型能力可以直接使用现有的CATIA V5模型或者通过Virtual.Lab集成的CATI

10、A V5基于特征的几何造型功能建立几何模型，从线框模型到实体模型V5Motion注意注意: 使用使用Virtual.Lab Motion时，无需具备时，无需具备CATIA V5，Virtual.Lab中带有最新的中带有最新的CATIA V5，并且会自动安装在本机上，并且会自动安装在本机上Virtual.Lab Motion求解器特点求解器特点高效DAE（微分代数方程）求解器包含自递归和标准求解方法柔性体仿真并行求解和批处理求解方式Sparse linear equation solvers are fast快速的稀疏线性方程组求解器Harwell/带状/稀疏求解器显示出比立方次更好的性能迭代线

11、性求解器应用于刚柔耦合多体动力学模型的求解显式和隐式数值积分方法隐式BDF理论能加速高阻尼模型的求解显式PECE理论适用于不连续模型的求解导出实时多体模型与AMESim, Matlab, Easy5, DSH+等联合仿真LMS开发了适合于联合仿真的积分算法可驱动Nastran, Ansys, IDEAS, Abaqus丰富的后处理功能丰富的后处理功能干涉检查 二维曲线跟踪三维动画过程体积扫描构件应力和变形显示力矢量动画场景 通用后处理工具 丰富的图像显示和查询功能 矢量力，体积扫描，3D/2D组合显示，干涉检查，应力变形图形显示，摄像头跟踪，点轨迹，比例运动，弹簧图形显示等应力应变动态数值显示

12、！ 专业后处理功能悬架整车数学运算和转换输出和导入曲线Virtual.Lab Motion专用干涉检查功能专用干涉检查功能Virtual.Lab Motion中带有专门的干涉检查功能完全自动化能够直接显示并输出干涉位置能够输出运动轨迹曲线，并生成几何曲线对象能够输出运动包络空间，生成对应的几何对象Virtual.Lab Motion刚柔耦合动力学分析刚柔耦合动力学分析目的目的 提高动力学模型的分析精度；提高动力学模型的分析精度； 考察物体真实工况下的变形和应力分布；考察物体真实工况下的变形和应力分布； 分析系统的频率响应特性；分析系统的频率响应特性； 结合结合Virtual.Lab其它模块，分

13、析系统的疲劳、振动和噪声性能；其它模块，分析系统的疲劳、振动和噪声性能；本质本质 拓宽了动力学模型的频率范围拓宽了动力学模型的频率范围基本原理基本原理模态叠加法模态叠加法(craig bampton 模态模态)变形是模态振形的线性叠加变形是模态振形的线性叠加固有模态：考虑构件的自由振动固有模态：考虑构件的自由振动静模态：考虑构件上由于局部加载引起的变形静模态：考虑构件上由于局部加载引起的变形正交模态：正交模态：CB模态，满足精确快速求解需要模态，满足精确快速求解需要BodiesShape= a1 * + a2 * + a3 * + Virtual.Lab Motion 柔性体建模能力柔性体建模

14、能力VL Motion的柔性体分析能力与特点直接导入外部求解器的模态集生成柔性体在VL Motion中通过高级柔性体功能自动化整个柔性体生成工程，自动生成网格、单元属性、自动探测约束并生成界面点（Interface Point）约束、自动驱动有限元求解器、自动完成刚柔置换直接导入外部测试系统（如LMS Test.Lab）的模态测试结果强大的刚柔耦合、刚柔接触、柔柔接触分析能力VL Motion求解器DADS是最早开发柔性体建模和仿真功能的多体动力学求解器，在柔性体建模和分析能力方面一直处于领先水平，尤其是在高频问题的计算上，精度和效率最高Virtual.Lab Motion支持以试验模态创建柔

15、性体支持以试验模态创建柔性体Virtual.Lab Motion可以直接将试验模态的结果数据读入，并生成柔性体，支持Test.Lab等试验分析系统刚性接触和柔性接触刚性接触和柔性接触 LMS Virtual.Lab Motion有丰富接触力单元，满足不同精确程度接触关系建模要求刚性接触刚柔接触柔性接触 高效精确的DADS求解器满足满足工程上快速求解复杂接触问题的需求 多种接触球对球球对拉伸平面球对回转平面拉伸平面对回转平面任意CAD几何实体接触柔性体接触21最早开发出刚柔、柔柔接触功能的多体动最早开发出刚柔、柔柔接触功能的多体动力学软件，计算精度和效率高力学软件，计算精度和效率高Virtual

16、.Lab Motion接触超单元技术接触超单元技术显著提高接触计算效率显著提高接触计算效率Virtual.Lab Motion提供独特的接触超单元技术，能够方便快速地定义多个物体对一个物体、多个物体对多个物体之间的接触显著提高接触定义的速度和计算效率Virtual.Lab Motion齿轮组建模工具模板齿轮组建模工具模板定义基于一个统一界面完成整个齿轮组的创建可以创建部件、运动副、啮合力和整个齿轮组的几何模型采用解析啮合力模型 (Cai, ISO) 考虑接触刚度变化和齿隙影响轮齿宽度变化接触轮齿数目变化支持的齿轮类型直齿轮和斜齿轮内啮合和外啮合行星齿轮优点简单易用求解速度快，齿轮啮合力准确自动

17、生成详细的齿轮几何模型预测齿轮传动的载荷和传动精度计算的载荷可以进一步用于VL Durability疲劳和VL NVH振动噪声分析基于专用的齿轮建模模板创建完整的齿轮系统基于专用的齿轮建模模板创建完整的齿轮系统VL-MOT.09.1预测并优化复杂预测并优化复杂3维绳索维绳索/带带/链系统的载荷和动力学性能链系统的载荷和动力学性能LMS Virtual.Lab Motion 缆绳缆绳/链条链条/带传动建模分析工具带传动建模分析工具功能 分析复杂3维缆绳/绳索/带/链的动力学性能主要特点专用的参数化绳索类专用的参数化绳索类/链条类建模工具和递归算法，加快建模链条类建模工具和递归算法，加快建模和求解

18、速度和求解速度完全的3维绳索/链条/带，绳索路径不限制在平面内可以分析绳索/带的弯曲、扭转和拉伸力可以分析绳索/带与导轨或滑轮之间的接触力价值自动完成绳索/带建模流程精确模拟绳索/带系统的动力学特性优化绳索系统设计VL-MOT.14.1方便建立复杂的履带模型并分析其动力学特性方便建立复杂的履带模型并分析其动力学特性LMS Virtual.Lab Motion 履带车辆建模能力履带车辆建模能力功能功能 包含多种履带车辆（包括工程机械、坦克等军用车辆）的建模方法和建包含多种履带车辆（包括工程机械、坦克等军用车辆）的建模方法和建模工具，对履带车辆的动力学特性进行建模、仿真和分析模工具，对履带车辆的动

19、力学特性进行建模、仿真和分析主要功能主要功能专用的履带建模工具和模板化方法，加快建模过程专用的履带建模工具和模板化方法，加快建模过程包含适用于不同分析的建模方法，包括较简单的适用于稳态分析和操稳包含适用于不同分析的建模方法，包括较简单的适用于稳态分析和操稳计算的超单元方法和复杂的适用于动态计算和详细载荷分析、疲劳分析计算的超单元方法和复杂的适用于动态计算和详细载荷分析、疲劳分析和和NVH计算的离散方法计算的离散方法VL Motion具有绝对坐标建模的拉格朗日方法和相对坐标建模的递归算具有绝对坐标建模的拉格朗日方法和相对坐标建模的递归算法，在履带和缆绳计算中，自动递归算法可以显著提高求解速度法，

20、在履带和缆绳计算中，自动递归算法可以显著提高求解速度主要价值主要价值方便地建立和分析复杂的履带机构模型方便地建立和分析复杂的履带机构模型预测履带车辆的动力学特性和载荷预测履带车辆的动力学特性和载荷快速进行深入分析快速进行深入分析VL-MOT.17.1基于虚拟样机预测悬架系统的真实性能基于虚拟样机预测悬架系统的真实性能LMS Virtual.Lab Motion悬架建模与运动分析悬架建模与运动分析主要用途主要用途分析悬架系统的真实运动和载荷主要功能和特点主要功能和特点专用的悬架建模模板不同的可视化功能专用后处理功能价值价值通过专用模板加速悬架建模运动分析和硬点位置优化等，减少开发时间可以在车辆操

21、纵稳定性分析、舒适性分析和疲劳耐久性分析之间快速转换 (LMS Virtual.Lab Durability 和 N&V)VL-MOT.13.1LMS Virtual.Lab Motion整车建模整车建模用途与目标用途与目标对整车的操纵稳定性、平顺性和疲劳耐久性进行仿真分析主要功能主要功能与CATIA V5完全集成模块化建模：基于子系统模型组合形成整车模型工况 标准ISO工况 开会和闭环(集成IPG-DRIVER)轮胎模型，包括TNO 轮胎、 CDTire (RMOD-K)等专用后处理功能控制系统仿真 (联合仿真)实时仿真能力价值价值对车辆动力学性能进行精确模拟和了解可以方便地扩展升级到舒适性

22、分析和疲劳耐久性分析模型 (LMS Virtual.Lab Durability 和 N&V)Virtual.Lab Motion子机构装配功能子机构装配功能功能及优点使用子结构装配功能可以将不同子机构装配成一个系统快速对基于同一平台上的不同系列产品进行建模和分析通过设计表格可便捷的管理和控制子系统之间关联关系以及其激活状态 该功能可应用于任何工业行业产品的多体系统动力学模型建模+=Virtual.Lab Motion二次开发与客户化定制二次开发与客户化定制Virtual.Lab具有极强的二次开发和客户化功能Virtual.Lab Motion二次开发与客户化定制主要包含三个方面用户自定义子程

23、序/自定义力通过基于VB脚本的录制和编辑实现分析流程的模板化和自动化基于VBA进行专用工具定制，驱动Virtual.Lab在客户化定制方面，由于Virtual.Lab Motion采用通用的简单的VBA语言，并且可以进行建模过程的脚本录制，因此定制非常方便，功能比同类软件强大Virtual.Lab Motion 总结总结LMS Virtual.Lab Motion 的特点的特点高效、稳定且经过长期工程实践验证的求解器（高效、稳定且经过长期工程实践验证的求解器（DADS），内嵌经典拉格朗日方法和递归算法，可），内嵌经典拉格朗日方法和递归算法，可以自动选择算法，最大化地提高了计算速度，尤其是对于链

24、条、履带等类型的模型以自动选择算法，最大化地提高了计算速度，尤其是对于链条、履带等类型的模型出色的刚柔耦合多体建模技术出色的刚柔耦合多体建模技术自动柔性化功能，网格划分、模态计算以及刚柔耦合求解自动完成，不需要第三方软件参自动柔性化功能，网格划分、模态计算以及刚柔耦合求解自动完成，不需要第三方软件参与；与；导入外部柔性体文件（导入外部柔性体文件（Patran,Nastran,Ansys,Abaqus,Hypermesh等），并支持后台驱动等），并支持后台驱动Nastran和和Ansys计算计算CB模态；模态；导入试验的模态信息，进行多体动力学和试验的混合仿真导入试验的模态信息，进行多体动力学和

25、试验的混合仿真强大的强大的CAD建模功能，和建模功能，和CAD建模无缝集成建模无缝集成内嵌内嵌CATIA V5 CAD建模功能；建模功能；CAD建模、模型装配、动力学分析在统一环境下完成，并保建模、模型装配、动力学分析在统一环境下完成，并保证证CAD与与CAE上下游数据链的连贯和数据格式的一致性上下游数据链的连贯和数据格式的一致性支持支持STEP，IGS，ProE，UG，Parasolid等格式数据导入，模型信息保存完整，能够识别几何等格式数据导入，模型信息保存完整，能够识别几何模型的特征和对象，极大地方便了建模时对几何特征和对象的捕捉；模型的特征和对象，极大地方便了建模时对几何特征和对象的捕

26、捉；干涉检查功能，刚体和刚体之间，刚体和柔性体之间干涉检查功能，刚体和刚体之间，刚体和柔性体之间多学科仿真分析的高度集成多学科仿真分析的高度集成系统级疲劳，系统级振动，系统级噪声，系统级优化系统级疲劳，系统级振动，系统级噪声，系统级优化界面统一，模型共享，数据无缝传递界面统一，模型共享，数据无缝传递与与AMESim组成强大的机电液一体化解决方案组成强大的机电液一体化解决方案完备的接触解决方案，强大的接触计算能力完备的接触解决方案，强大的接触计算能力CAD接触，刚性接触，刚柔接触以及柔柔接触接触，刚性接触，刚柔接触以及柔柔接触独特的接触超单元技术独特的接触超单元技术高效全面的建模模板和工具箱，如

27、：悬架、整车、履带、齿轮、绳索高效全面的建模模板和工具箱，如：悬架、整车、履带、齿轮、绳索/链条、皮带和发动机等。链条、皮带和发动机等。强大的模型参数化和二次开发功能，支持流程自动化和模板定制。强大的模型参数化和二次开发功能，支持流程自动化和模板定制。LMS多学科耦合分析流程：总结多学科耦合分析流程：总结刚柔耦合模型刚柔耦合模型在机构模型中引入弹性部件。进行刚柔耦合运动分析，以确定部件载荷。工具: Virtual.Lab Motion建立包括控制电液系统模型。缺失：真实的机构动力以及外部载荷。工具：系统仿真如 Imagine.Lab AMESim控制控制/电液系统电液系统建立机构模型并进行运动

28、仿真。缺失：真实的控制/电液作动载荷。工具：机构动力学如 Virtual.Lab Motion机构模型机构模型将控制电液系统引入到机构模型中，并引入由试验或其它软件所计算的外部载荷，建立完整的机电耦合动力学模型。评价控制器性能：放大器，马达功率以及负载等。工具: 机构动力学如机构动力学如 Virtual.Lab Motion机电耦合动力学模型机电耦合动力学模型建立结构动力学模型并输出模态集和弹性体模型。工具： 结构分析如结构分析如 Virtual.Lab Structure 结构动力学结构动力学/模态分析模态分析将载荷和有限元模型转入疲劳分析环境，进行疲劳耐久性分析。工具： Virtual.L

29、ab Durability疲劳分析疲劳分析对机电耦合/刚柔耦合模型进行多参数多目标跨学科优化工具： Virtual.Lab Optimization Optimus多学科优化分析多学科优化分析路面/岩石/土壤/空气等引起的外部载荷。工具： 试验结合理论建模试验结合理论建模外部载荷外部载荷将载荷和有限元模型转入振动噪声分析环境，进行振动噪声分析。工具： Virtual.Lab NVH/Acoustics振动噪声分析振动噪声分析对部件或系统进行模态试验。工具：数采数采+Test.Lab模态试验数据模态试验数据对部件有限元模型进行相关性分析和模型修正。工具： Virtual.Lab Correlat

30、ion 相关性分析相关性分析/模型修正模型修正LMS解决方案总结：平台化多学科协同仿真解决方案总结：平台化多学科协同仿真LMS多学科综合分析实现了系统仿多学科综合分析实现了系统仿真、多体动力学、有限元、疲劳分真、多体动力学、有限元、疲劳分析和振动噪声分析的集成析和振动噪声分析的集成无缝的数据集成和通畅的分析流程无缝的数据集成和通畅的分析流程StructureMBSDurabilityNVH/AcousticsSystem-Level:AMESimBatch Meshing ToolANSASolversVirtual.LabCorrelation/Hybrid ModelingTest SystemsImagine.LabCAD SystemCATIA V5, etc.Matlab/Simulink