Новый модуль программного комплекса «Универсальный механизм» позволит включать в модель колесного транспортного средства конечно-элементную модель покрышек для максимально достоверного моделирования динамики колесных машин.
Программный комплекс «Универсальный механизм» – российская разработка ООО «Вычислительная механика», предназначенная для решения задач динамики и кинематики плоских и сложных пространственных механических систем, в первую очередь таких, как подвеска автомобиля, траки гусеничной техники, различные механические передачи. Данное ПО также позволяет проводить расчеты долговечности элементов конструкций, прочности, моделировать динамику системы с пневматическими элементами, элементы трансмиссии (коробки передач, планетарные передачи и т.д.). ПО «Универсальный механизм» активно применяется в автомобильной, железнодорожной, авиационной отраслях, а также в нефтяной промышленности и тяжелом машиностроении.
Разработчик анонсировал, что отныне программный комплекс «Универсальный механизм» включает специализированный модуль UM FETire, который позволяет создавать конечно-элементные модели шин, исследовать их свойства и включать в состав моделей колесных машин (автомобилей, монорельсовых поездов, самолетов).
Текущая версия UM FETire предлагает использование упругой шины при решение следующих задач:
- расчет кривых безынерционной модели шины, применяемой при стандартном моделировании динамики колесного транспортного средства;
- моделирование динамики автомобиля в нестандартных ситуациях: наезд на бордюр, на камень, переезд через поврежденную часть дороги и т.п.;
- моделирование износа шины.
В программном комплексе «Универсальный механизм» упругая шина моделируется оболочкой с применением трапецеидального конечного элемента. Модель конечного элемента учитывает многослойный характер материала шины.
Для контакта шины с дорожным полотном реализуется щеточная модель взаимодействия, при которой контактная поверхность шины представляется набором упругих безынерционных щетинок, один конец которых связан с конечным элементом, а другой может вступать в контакт с опорной поверхностью, реализуя упруго-диссипативное взаимодействие в радиальном направлении и фрикционное – в касательном. На рисунке ниже желтые точки соответствуют концам щетинок, вступающим в контакт. Щетинки позволяют учитывать рисунок протектора шины.
С целью ускорения процесса расчета в модуле FETire реализованы редуцированные модели, в которых либо верхняя часть, либо боковины заменяются суперэлементом. Такой подход позволяет увеличить скорость расчета в 2–3 раза. Доступно распараллеливание расчета на многоядерные компьютеры.
Модуль FETire позволяет создавать виртуальный стенд для испытания шины, а также моделировать динамику колесных машин с упругими шинами, которые можно активировать и деактивировать по команде пользователя. Реализовано также динамическое управление активизацией шин, когда шина активизируется перед препятствием (например, моделью искусственной неровности дороги) и деактивируется после его проезда.
Также модуль FETire позволяет осуществлять моделирование износа шин. Для этого используется модель Арчарда износа протектора шины, в соответствии с которой скорость износа пропорциональна мощности сил трения скольжения. Контактная поверхность протектора разбивается на полосы. При недеформированной шине каждая полоса – это узкий цилиндр, диаметр которого совпадает с диаметром колеса, осью является ось вращения колеса. На срединной окружности отдельной полосы лежат точки контакта протектора с дорогой.
Износ в пределах одной полосы усредняется, то есть считается одинаковым по окружности и ширине полосы. В программе рассчитываются следующие переменные:
- распределенный фактор скорости износа;
- распределенный фактор накопленного износа;
- удельный износ шины в мм/1000 км.
Пример расчета и графического представления в модули FETire накопления износа вдоль сечения профиля шины c увеличением пробега |
Для получения более подробной информации, а также демонстрации модуля FETire можно обратиться к официальному дистрибьютору программного комплекса «Универсальный механизм» – ООО Лаборатория «Вычислительная механика» (CompMechLab®).
ООО Лаборатория «Вычислительнаямеханика» (CompMechLab®) – высокотехнологичная инжиниринговая компания, стратегический партнер Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг». Национальный лидер в области инжиниринговых услуг, разработки и применения цифровых двойников (Digital Twins) изделий, систем, технологических и производственных процессов в высокотехнологичных отраслях промышленности. Официальный дистрибьютор программного обеспечения «Универсальный механизм» и ряда других программных продуктов инженерного анализа на территории России и дружественных стран. Подробнее ознакомиться со списком предлагаемых компанией программных систем можно на официальном сайте http://www.cml-software.ru. Компания осуществляет поставки лицензий на программное обеспечение предприятиям, НИИ и вузам страны, проводит курсы обучения работе с передовым инженерным ПО.
Лауреат Национальной промышленной премии Российской Федерации «Индустрия» (2017), Национальный чемпион (2018), один из основных разработчиков и генеральный дистрибьютор Цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®.
Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России
в рамках Десятилетия науки и технологий.