UM Automotive

Моделирование динамики для проектирования и тестирования автомобилей

Автомобильный модуль – это расширение функциональности базовой конфигурации UM, объединяющее в себе модели шин, программные инструменты задания макро- и микропрофиля дорожного полотна, математические модели водителя, набор типовых маневров, а также библиотеку различных подвесок и элементов трансмиссии.

Возможности модуля

- Анализ динамики и поведения автомобиля на дороге в различных условиях, улучшение ходовых качеств автомобиля.
- Анализ и прогноз долговечности несущих конструкций автомобилей.
- Изучение влияния различных конструктивных решений и параметров ходовой части.
- Анимация поведения автомобиля, вывод графиков показателей динамики.
- Изучение отклика автомобиля при выполнении типовых маневров.
- Анализ подвески, рулевого управления и маневров на полной модели автомобиля.
- Моделирование пневматической подвески.
- Импорт геометрии из популярных CAD-пакетов и форматов STEP и IGES.
- Возможность учёта упругости несущих конструкций.

С помощью автомобильного модуля УМ инженеры могут создавать детальные модели подвески и рулевого управления, анализировать и улучшать динамические показатели автомобиля на этапе проектирования; оценить эффективность различных альтернативных технических решений; легко и быстро варьировать параметры автомобиля и условия эксплуатация; проводить виртуальные испытания в различных условиях и при выполнении для произвольных манёвров. Также с его помощью решаются задачи долговечности деталей и соединений. Программа применима для моделирования любых колёсных машин: легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, автопоездов, спецтехники.

  Приложения

БелАЗ

В рамках совместного проекта с БелАЗом созданы несколько моделей самосвалов, в том числе и самосвала грузоподъёмностью 450 тонн. Для каждой машины были проанализированы несколько вариантов конструктивных решений, определены усилия в элементах конструкции, посчитан порог статического опрокидывания. Было выполнено моделирование движения  самосвалов по опытным участкам пути и проведено сравнение результатов численного моделирования и полевых испытаний карьерного самосвала. Кроме того были рассчитаны низшие собственные частоты и соответствующие им формы колебаний.

КамАЗ

Используя наш программный комплекс наши коллеги из МГТУ им. Н.Э. Баумана разработали несколько моделей автомобилей КамАЗ, в том числе автомобиля КамАЗ-6350 Мустанг. Для моделей был проведен анализ управляемости, устойчивости и тормозной эффективности.

HENDRICKSON

Для Hendrisckson Asia Pacific были разработаны модели десяти подвесок их производства. Модели подвесок использовались для тестирования работы этих подвесок под различными грузовиками, анализа ходовой динамики этих грузовиков и определения сил в элементах подвески при выполнении типовых манёвров.

Tiger Spider

Используя "Универсальный механизм" компания Tiger Spider из Австралии проводит экспертизу безопасности автопоездов в соответствии с австралийскими государственными стандартами. Каждый автопоезд рассматривается по более чем десяти показателям: по геометрическим показателям вписывания в повороты малого радиуса на малой скорости, по геометрическим показателям удержания в полосе движения на высоких скоростях и по показателям управляемости. Каждому автопоезду по результатам расчётов назначается свой класс, который определяет доступ к дорогам общего пользования.

  Верификация программы

Библиотека подвесок

В модуль входит библиотека моделей типовых подвесок легковых и грузовых автомобилей, включающая следующие подвески: 
• зависимая подвеска с направляющими рычагами, 
• на двойных поперечных рычагах, 
• на косых рычагах, 
• Макферсона, 
• торсионно-рычажная, 
• многорычажная,
• пружинная подвеска грузовиков.

Модели подвесок из библиотеки единообразно параметризованы и разработаны таким образом, чтобы пользователю было максимально просто с их помощью создать модель автомобиля. Параметризованы базовые геометрические размеры, а также характеристики силовых элементов.

Подвеска Макферсона	Подвеска на двух поперечных рычагах
Подвеска на продольных рычагах	Подвеска на косых рычагах
Многорычажная подвеска	Торсионая подвеска

  Модели пневматических подвесок

Для моделирования пневматической подвески грузовика, автобуса или легкового автомобиля используется модуль UM Pneumatic Systems. Данный модуль позволяет включить основные элементы пневматической подвески в модель для совместного моделирования динамики. С этой целью используются следующие элементы:

• пневморессоры
• вспомогательные резервуары
• резервуар со сжатым воздухом
• компрессор
• клапан контроля высоты
• соединительные пневмотрубки

Модели шин

Модуль включает две модели сил, возникающих между шиной и дорогой при движении автомобиля. Реализованные математические модели шин де-факто являются стандартами для подобного рода расчетов и при адекватной настройке их параметров обеспечивают получение выходных данных с высокой точностью. В модуль включены следующие модели:

• Магическая формула;
• Fiala;
• табличные/экспериментальные зависимости.
  
  

 Макрогеометрия

Инструменты для описания плана и профиля дороги: уклон, горка, косогор, поворот и т.п.

Микропрофиль

Инструменты для описания микропрофиля дорожного полотна (неровности дороги):

• поточечное задание профиля (для ввода промеренных участков пути);
• неровности, заданные аналитическими функциями;
• синтез неровностей по оценкам спектральной плотности микропрофилей.

В состав модуля включены файлы спектральной плотности мощности микропрофилей и соответствующие им реализации для дорог с различным покрытием: цементобетон на жестком основании, асфальт в хорошем и удовлетворительном состоянии, булыжник в удовлетворительном состоянии.

Маневры

Математические модели водителя и набор типовых маневров для оценки динамических свойств автомобилей: разгон и торможение в прямой, смена полосы движения, торможение в повороте, сброс газа в повороте, рывок руля и т.п. Анализ динамики автомобиля при помощи набора типовых тестов (в том числе ISO стандартов) позволяет исследователю получить целостную картину динамических свойств автомобиля.

 Руководство пользователя и презентация

Руководство пользователя и презентация для этого модуля доступны на странице загрузки.