Az egész gépjárművet átvizsgálják

A rezgésadatok elemzése nemcsak telepített gépek (villanymotorok, ventilátorok, szivattyúk, generátorok, turbinák stb.) esetében alkalmazható, hanem mozgó gépszerkezeteknél is. Így a gépjárműveknél is a zaj- és rezgésmérés az egyik legfontosabb tervezői, gyártás-előkészítő és -ellenőrző, szervizcélú mérési, illetve diagnosztizáló technológia. A fejlesztési célok maradéktalan eléréséhez a korábbi járművekkel kapcsolatosan összegyűjtött tapasztalatokat használják fel. A legjobb eredményekhez akkor lehet jutni, ha a megelőző típusokon nyert mérési adatokat felhasználva számítógépes modelleket készítenek, és azokat figyelembe véve történik az új típus elemeinek szerkesztése.

Pontosítás virtuális vizsgálatokkal

A számítógépen megszerkesztett alkatrészeket, illetve részegységeket virtuálisan tesztelik, tehát valóságos elkészítésük előtt a számítógépes modell és a korábbi mérési adatok segítségével vizsgálják. Csak akkor gyártják le az alkatrészeket, ha ezek a szimulációk jó eredménnyel lezárultak. Az ezután végzett valós rezgés- és torziós mérések alapján újabb, pontosított számítógépes modellek állnak elő. Ilyenkor egyrészt az alkatrész zaj- és rezgéskeltő hatását vizsgálják, amelyet a többi alkatrészre, illetve a hajtáslánc vagy az erőátviteli szakasz egészére kifejt, másrészt az alkatrész igénybevételét és élettartamát határozzák meg.

Ennek eszköze a terhelés-, illetve modálanalízis, valamint az átviteli szakasz analízise. Az alkatrészek számítógépes szimulációjával arra is lehetőség nyílik, hogy az alkatrész esetlegesen szükségessé váló konstrukciós változtatást a számítógépes modellen végrehajtsák, és rögtön teszteljék annak hatását. Így az alkatrészek prototípusainak újbóli legyártása szükségtelenné válik, ami nagyban hozzájárul a fejlesztés költségeinek és időszükségletének csökkenéséhez.

Bevizsgálás valós teszt nélkül

Természetesen az egész gépkocsira – mint összefüggő rendszerre – is készülnek modellek, amelyek a jármű útviszonyoktól függő viselkedésére, útfekvésére, kormányozhatóságára, menetstabilitására, valamint a zaj és a rezgés által meghatározott kényelmére adnak választ. Ehhez olyan számítógépes modelleket használnak, amelyek (természetesen korábbi mérésekre és a gyakorlati mérési eredmények által visszaigazolt modellekre épülve) lehetővé teszik a szerkezet és alkatrészei bevizsgálását anélkül, hogy akár egyetlenegy kilométert meg kellene tenni bármilyen tesztpályán, sőt anélkül is, hogy maga a jármű egyáltalán elkészülne.

További modellekkel pedig az alkatrészek közötti zaj- és rezgésátadást, valamint az együttes viselkedésüket lehet előre megbecsülni. Ennek eszköze az úgynevezett alstruktúra- és rendszerszimuláció. Szintén előre meg kell becsülni a részegységek által leadott zajt, ez ugyanis a rugózási komfort után az egyik legfontosabb kényelmi szempont. Nagy segítséget nyújtanak ehhez azok a szoftverek, amelyek a gépelemek konstrukciójához használt strukturális hálókat rögtön akusztikai hálóvá tudják transzformálni. Egy ilyen hálóval ezután gyorsan és pontosan végezhető el a várható zajok előzetes kalkulációja, illetve kísérleti bemérése.

Prototípus-tesztelés és -továbbfejlesztés

Ha a konstrukció abba a fázisába jutott, hogy az első valóságos prototípus elkészülhet, ismételten eljön a zaj- és rezgésmérés ideje. Most kell ugyanis a fejlesztés során figyelembe vett céladatokat (rezgés- és kényelmi jellemzők, zaj, menettulajdonság, biztonság és élettartam) a prototípuson nyert mérési adatok alapján a valósággal összevetni. Nyilvánvaló, hogy a prototípust nem lehet addig hajtani, amíg minden egyes alkatrésze eléri az élettartam határát. Ehelyett komplex zaj- és rezgésvizsgálatokat végeznek, amelyek alapján a gépkocsi egészére és az alkatrészeire is következtetéseket lehet levonni.

Miután a fejlesztés során már megalkották az alkatrészek számítógépes modelljeit, az aktuális mérések alapján a modellek pontosíthatók, korrigálhatók. Az új prototípus és az új alkatrészek legyártása előtt pedig lehetővé válik, hogy a szükséges konstrukciós változtatásokat a számítógépes modellen elvégezzék, és a számítógépes modellt a kívánt paraméterekre (például élettartam) megvizsgálják. Mindezt anélkül, hogy újabb alkatrészeket kellene legyártani, tehát rendkívüli költségeket lehet ilyen módon megtakarítani.

Az első prototípus többnyire az „igazság pillanata” a korábbi modellek szempontjából. Valóban jó-e az összhang a futómű, a karosszéria, a motor, a váltó és a hajtáslánc többi eleme között? Az objektív elemzéshez minden esetben zaj- és rezgésmérést szokás alkalmazni. Sok esetben a márkatipikus érzést (például tipikus motor-, illetve kipufogóhang) is ilyenkor hangolják be. Az említett feladatokhoz átfogó platformot nyújt a Test.Lab csomaghoz szorosan kapcsolódó LMS Virtual.Lab PC-s szoftvercsomag.

Kritikus konstrukciós jellemzők

A Virtual.Lab a világon az első olyan szoftverkörnyezet, amelyet kifejezetten a járműfejlesztés kritikus konstrukciós jellemzői – zaj és rezgés, menettulajdonság, kezelhetőség, kényelem, biztonság és élettartam – mérnöki vizsgálatának támogatására alakítottak ki. A Virtual.Lab ezáltal hozzáteszi a szimulációs lehetőségeket a konstrukció, megvalósítás és teszt szokásos háromlépcsős világához, így drasztikusan csökkenti a mérnöki időráfordítás szükségletét. A Virtual.Lab lehetővé teszi a szakmaspecifikus technológiák és analízisek alkalmazásának kombinációját egy-egy jellemzőspecifikus mérnöki feladat megoldásához.

Például egy gépkocsi hangolt belső térének vizsgálata közben kombinálható a gépkocsitest strukturális rezgéseinek végeselemes analízise az akusztikai határolóelemek analízisével, továbbá felhasználhatók a hajtásból származó vagy az úttesten való haladásból eredő hatások vizsgálataival nyert mérési adatok is. A virtuális prototípusok korlátainak túllépése érdekében a Virtual.Lab megvalósítja a hibrid szimulációt, amely a vizsgálatokon alapuló modellek és terhelések pontosságát a virtuális szimuláció gyorsaságával ötvözi. Ez egyben növeli a szimulációk valóságtartalmát is. Az LMS Virtual.Lab a következőkben felsorolt technológiákat tartalmazza, illetve támogatja.

Vizsgálatokban felhasználható technológiák

Rezgésválasz számítása Mért vagy szimulált gerjesztések interaktív hozzácsatolása a virtuális modellhez. A modálanalízisen vagy az FRF (frequency response function) zajelemző technikán alapuló beágyazott analizálók rendkívül gyorsak, és a zaj, illetve rezgés kifinomult interaktív analízisére specializálódtak.

Alstruktúra- és rendszerszintézis A Virtual.Lab egy sor interaktív eszközt kínál részegységek rendszerszintű modellekbe való integrálásához, csatolópontok definiálásához, valamint automatikus behálózáshoz. A részegységek modelljei bármilyen konstrukciós elemek vagy teszt kombinációi lehetnek: például a felfüggesztés konstrukciós modellje kombinálható egy hangolt gépkocsitest FRF zajanalízisének mérési adataival globális útfüggő zajmodell megalkotásához.

Átviteli szakasz analízise (átviteli függvény) A rendszerszintű eredményekből kiindulva a Virtual.Lab elemezi a kritikus átviteli szakaszt (útvonalat) a struktúra vagy légáramlás eredetű problémákra, például kritikus alépítménymóduszra, túl kemény motorfelfüggesztésre vagy zavaró légáramlászajokra. Egy gépkocsigyártónál a Virtual.Lab kevesebb mint egy óra alatt kiválasztotta három lehetőség közül a legjobb motorfelfüggesztési változatot.

Akusztikai háló A Virtual.Lab automatikusan áttranszformálja a strukturális konstrukciós hálókat jó minőségű akusztikai hálókká. Ezek csak azokat a fizikai paramétereket tükrözik, amelyeknek akusztikai szerepük van. A folyamat régen hetekig is eltarthatott – a Virtual.Lab alkalmazásával pár óra alatt lejátszódhat.

Akusztikai előkalkuláció A Virtual.Lab megbecsüli egy motor felfutásának zaját, mégpedig az ISO 3744 szerint, és százszor gyorsabban, mint korábban. Az ismételt – különböző terhelések melletti – felfutások elemzése csupán pár órát igényel. A virtuális prototípusok alapján végzett akusztikus előkalkuláció mára általánosan alkalmazhatóvá vált.

Alkatrészek gyors és pontos élettartam-vizsgálata A szokásosan hetekig tartó anyagfáradásos élettartam-vizsgálatok egy nap alatt is elvégezhetők, így jelentős idő és költség takarítható meg a konstrukció során. Az elemzés hatékonyan megbirkózik a legbonyolultabb helyzetekkel is, mint például nagy rugalmas konstrukciók több száz merevítéssel, rögzítési ponttal, hegesztéssel és többpozíciójú terheléssel.

Konstrukciók vizsgálata virtuális teszterrel, illetve digitális tesztpályán Bővített teszttechnológiák léteznek a terméktulajdonságok optimalizálásához olyan körülmények között, amelyeknél a legtöbb probléma adódhat. A többtestes szimuláció és a fárasztóanalízis eszközeinek együttes integrálása egyedülálló és igen hatékony.

Teljes támogatás a konstrukciótól a tesztek és szimulációk eredményéig A teljes támogatás a konstrukció megalkotásától a tesztek és szimulációk eredményének közléséig terjed. Az összes információ a CAD modellből kiindulva a háló- és konstrukciós analízis segítségével rendelkezésre áll, a folyamatosan nyert analízisadatokból – például menettulajdonságok és kezelhetőség, akusztika, komfort, valamint élettartam – egységes kép áll össze. Így nincs szükség modellek újraépítésére, adattárolási formátumok konvertálására. Ennek eredményeképpen több idő marad az információk kiértékelésre és az optimális megoldások kialakítására.