Die Analyse von NVH und Haltbarkeit von Antriebsstrangsystemen erfordert ein genaues Verständnis ihres dynamischen Verhaltens. Mit EXCITE M können Ingenieure die komplexe Dynamik von Antriebsstrangkomponenten mit außergewöhnlicher Genauigkeit modellieren, simulieren und optimieren. Die Software berücksichtigt das reale Verhalten flexibler Körper, die sich bewegen, verformen und mit Kontakten wie Zahnrädern und Wälzlagern oder geschmierten Kontakten wie Gleitlagern und über elektromechanische und Signalinteraktionen interagieren.
Im Gegensatz zu herkömmlicher Bauteilsimulation mittels FEA, in der einzelne Effekte separat behandelt werden, simuliert EXCITE M alle Wechselwirkungen gleichzeitig – genau wie in der realen Welt. Das Tool erfasst Schlüsselfaktoren wie Kontaktdynamik, strukturelle Verformung und Schmierungseffekte und gewährleistet so ein vollständiges und realistisches Bild der Leistung des Antriebsstrangs.
Mit EXCITE M können Ingenieure schnell detaillierte Modelle erstellen, Designs validieren und mögliche Probleme in einer virtuellen Umgebung vorhersagen. Ganz gleich, ob es sich um Baugruppen in Getrieben, Verbrennungsmotoren, Pumpen, Kompressoren oder Turbinen handelt, die Software ermöglicht eine schnellere und genauere Entscheidungsfindung, wodurch der Bedarf an physischen Prototypen reduziert und dadurch die Zeit bis zur Markteinführung minimiert wird.
Kostendruck
Physikalische Tests erfordern Prototypen, was Zeit, Aufwand und Entwicklungskosten erhöht.
Markteinführungszeit
Kurze Entwicklungszyklen erfordern eine schnelle Systemvalidierung, um die Leistungsziele zu erreichen, ohne die Produktion zu verzögern.
Komplexität des Antriebsstrangs
Die zunehmende Komplexität zwischen mechanischen und elektrischen Systemen und Steuersignalen erfordert intelligentere Lösungen, um diese Wechselwirkungen zu bewältigen.
Sie beginnen mit der Definition der Baugruppengeometrie unter Verwendung starrer Körper und verbinden diese mit Kopplungen wie Gleit- oder Wälzlager, Verzahnungen, Antriebsstrangkomponenten und vieles mehr. Dies ermöglicht die schnelle Erstellung von Simulationsmodellen.
Mit dem integrierten Component Modeler können Anwender nahtlos strukturierte Modelle erstellen und flexible Körper generieren. Vollständig integrierte Baugruppenmodellierer für Planetenradsätze oder Kurbeltriebe vereinfachen den Aufbau von komplexen dynamischen Systemen. Die Interaktion zwischen den Komponenten kann durch kinematische Berechnungen und Animationen überprüft werden, um die Modellierung vorab zu prüfen, bevor mit der Simulationsphase begonnen wird.
Die Software bietet die Wahl zwischen schneller Frequenzbereichsanalyse und nichtlinearer Zeitbereichsanalyse für detaillierte Untersuchungen. Körperbewegungen und -verformungen können als Diagramm, 2D-Plot oder 3D-Animation, ebenso wie jede Interaktion zwischen den Körpern, wie Kräfte oder Momente visualisiert werden. Benutzer haben die Möglichkeit, spezielle Ergebnisse wie Zahnradkontaktmuster oder den Druck in den Gleitlagern auszuwerten. Für Serienberechnungen werden automatisch Campbell-Diagramme erstellt.
EXCITE M lässt sich nahtlos in bestehende Arbeitsabläufe integrieren und unterstützt somit einen multidisziplinären Ansatz, der verschiedene Aspekte wie auch elektromechanischen Interaktionen abdeckt. Ganz gleich, ob Sie sich auf die Reduzierung von Geräuschen oder die Verbesserung der Haltbarkeit konzentrieren, EXCITE M bietet Ihnen die Werkzeuge, um Ihre Ziele mit Präzision zu erreichen.
Genauigkeit
Durch die Verwendung detaillierter physischer Modelle und die gleichzeitige Lösung komplexer Steuerungen liefert die Software realitätsgetreue Ergebnisse, die den Einsatz kostspieliger physischer Prototypen überflüssig machen. Dadurch wird der Entwicklungsprozess erheblich verkürzt und gleichzeitig höchste Qualität gewährleistet.
Multilevel-Ansatz
Es gibt unterschiedliche Modellierungstiefen für die einzelnen Komponenten innerhalb des Gesamtsystems, wodurch ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Genauigkeit und Simulationszeit erreicht wird. Die Simulationsmodelle können während des Entwicklungsprozesses erweitert und weiter detailliert werden.
Effiziente Modellierung
Der EXCITE-Solver wurde von Anfang an auf Leistung ausgelegt. Dies ermöglicht es den Anwendern, detaillierte Untersuchungen spezifischer Phänomene in kurzer Zeit durchzuführen. Eingebaute Werkzeuge wie die REXS-Schnittstelle zur FVA-Workbench oder das E-Motor Tool rationalisieren die Modellvorbereitung.
NVH
Eine der Kernkompetenzen von EXCITE M ist die Berechnung von Körperschall und Luftschall von Antriebsaggregaten. Bewertungswerkzeuge für Geräuschabstrahlung, Übertragungspfadanalyse und modale Beitragsfaktoren liefern Antworten auf die Ursachen und Quellen von Anregungen und Schwingungen.
Tribologie
Der Einfluss von Reibung, Schmierung und Verschleiß unter trockenen und geschmierten Bedingungen ist in vielen Bereichen der Technik wesentlich. Mit Hilfe von EXCITE M können Sie die Reibung reduzieren, den Verschleiß optimieren und damit die Lebensdauer von Lagern und Komponenten erhöhen und den Energieverbrauch senken.
Elektro-mechanische Interaktion
Der E-Motor ist eine der Hauptquellen für Geräusche in einem E-Antrieb. EXCITE M ist in der Lage, dieses Geräusch für unterschiedliche E-Motortypen vorherzusagen. Die elektromagnetischen Kräfte hängen von den Betriebsbedingungen, der Drehzahl, geometrischen Abweichungen und den Reglereinstellungen ab – all dies kann in der Simulationssoftware berücksichtigt werden.
Der Einfluss der Pulsweitenmodulation auf die Anregungskräfte und das Rotordrehmoment wird ebenfalls berücksichtigt.
Dauerhaltbarkeit
EXCITE M ist in der Lage, die äußeren Körperkräfte und deren Verformung genau vorherzusagen. Diese Informationen werden an Finite-Elemente-Solver und Dauerfestigkeitswerkzeuge eingespeist, die Spannungs- und Lebensdauervorhersagen für Schlüsselkomponenten wie Wellen oder Gehäuse liefern.
Wir liefern einen rationalisierten Arbeitsablauf, der die EXCITE M-Tools integriert, um die entsprechenden Eingaben für die FE- und Festigkeits-Tools zu erhalten.
AVL EXCITE™ ermöglicht es uns, von der frühen Entwicklungsphase bis zum Serienanlauf verlässliche Aussagen zum NVH-Verhalten von Verbrennungsmotoren zu treffen. Durch die gemeinsame Betrachtung der Anregung aus der Thermodynamik, dem Übertragungsverhalten der Struktur und der hohen Prognosegüte können wir sowohl in der Konzeptphase verlässliche Prognosen stellen, als auch in der Prototypenentwicklung mit validierten Modellen bei der Analyse des Schwingungsverhaltens von Versuchsmotoren unterstützen. Dadurch können wir gezielt die Entwicklung antreiben und die Erreichung der akustischen Zielsetzung gewährleisten.
– Markus Dieterich, Development Engineer Acoustics, AUDI AG
Die Auslegung von Kolbenringpaketen für Zweitakt- und Viertaktanwendungen gehört zu unserem Tagesgeschäft. Durch immer neue Kundenanforderungen rückt die Überprüfung der Auslegung immer weiter in den Vordergrund. Mit AVL EXCITE™ Piston&Rings haben wir eine sinnvolle Erweiterung zu unseren bestehenden Entwicklungs-Tools gefunden, um diese Aufgabe effizient und nachvollziehbar zu meistern. Die klar strukturierte Benutzeroberfläche vereinfacht den Modellaufbau und -umbau erheblich und die automatische Generierung von Ergebnisreports spart uns wertvolle Zeit. Wir schätzen den zuverlässigen Kontakt mit AVL, den schnellen Support sowie die kundenorientierte Weiterentwicklung der Software.
– Martin Ackermann, Global Technical Specialist Piston Systems, Kolbenschmidt Pistons Germany GmbH
Die Auslegung moderner Windgetriebe mit hoher Leistungsdichte erfordert den Einsatz von systemübergreifenden Analysewerkzeugen. Gerade aus dem Einsatz von Gleitlagern in den Planetenrädern ergeben sich neue Anforderungen an die verwendeten Berechnungswerkzeuge.
Mit AVL EXCITE™ ist es uns möglich, die Belastungen der Gleitlager in Planetenrädern abzubilden, ihre Wechselwirkungen mit der Umgebungsstruktur zu untersuchen und in der Folge ihre Einsetzbarkeit in Planetengetrieben für Windkraftanlagen zu bewerten.
– Stefan Schemmert, Head of Validation and Development Eickhoff Antriebstechnik GmbH
Bei WinGD werden seit fast 25 Jahren EHD-Simulationen unter Verwendung von AVL EXCITE™ durchgeführt. Alles begann mit einer Reihe von Hauptlagerausfällen an einem 96C-Motor, dessen Lagerauslegung nicht auf EHD basierte. Dank AVL EXCITE™ waren wir in der Lage, geeignete Lösungen zu finden, die als Gegenmaßnahme zur Optimierung unserer Produkte eingeführt wurden. Seitdem ist AVL EXCITE™ als fortschrittliches Simulationswerkzeug für die Mehrkörperdynamik ein integraler Bestandteil des Motorentwicklungsprozesses und die EHD-Berechnungsergebnisse korrelieren sehr gut mit der Betriebserfahrung unserer Lager.
– Elzbieta Grüninger, Senior Development Expert Powertrain, Research & Development, Winterthur Gas & Diesel Ltd.
AVL White Paper – Predictive Transmission NVH Analysis for ICE-Based and Electrified Powertrains
Laden Sie unser White Paper herunter und erfahren Sie, wie die Simulation zur Optimierung der NVH-Schlüsseleigenschaften von Antriebssträngen eingesetzt werden kann, um die NVH von klassischen Verbrennungsmotoren auf moderne Antriebsstränge einschließlich hochkomplexer Getriebe und elektrifizierter Antriebsstränge auszuweiten.
Das Whitepaper ist in englischer Sprache verfasst.
AVL Customer Case Study - NVH Simulation bei Deutz
Gesetzliche Auflagen, die immer strengere Emissionsgrenzwerte vorschreiben, zwingen die Motorenhersteller zu einer drastischen Reduzierung der Geräuschemissionen ihrer Produkte. Darüber hinaus erfordern die steigenden Erwartungen der Endkunden eine stärkere Konzentration auf das akustische Verhalten eines Motors.
AVL Customer Case Study - Systemsimulation in der BEV Entwicklung bei EDAG
DownloadAVL Customer Case Study - EHD Bearing Simulations on WinGD 2 Stroke Engines
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Um die Entwicklung elektrifizierter Fahrzeuge so effizient wie möglich zu gestalten, ist es wichtig, das Antriebssystem als komplette Einheit zu betrachten. Ein kompaktes Antriebsstrang-Design macht das Fahrzeug einerseits leichter, führt aber andererseits zu Problemen bei der Kühlung. Außerdem werden hier die diversen Geräusche und ...
AVL ist führend beim Einsatz von Simulationen in der Fahrzeugentwicklung. Unsere Simulationslösung für Verbrennungsmotoren wird von den meisten Motorenherstellern weltweit genutzt. Mit Simulation erreichen wir in der Antriebsentwicklung dreierlei: Erstens stellen wir damit sicher, dass die Haltbarkeit für alle Komponenten gegeben ist...
Die korrekte Berücksichtigung der Anregung des E-Motors ist für die NVH-Analyse von E-Antrieben unerlässlich. Normalerweise werden die elektromagnetischen Kräfte auf den Stator und das Drehmoment auf den Rotor mit elektromagnetischen Werkzeugen vorberechnet.
E-Antriebe und hybride Antriebsstränge arbeiten häufig unter instationären Bedingungen mit wechselnden Lasten und Geschwindigkeiten. Bei der Analyse von Haltbarkeit und NVH müssen die dynamischen Auswirkungen dieser Bedingungen unbedingt berücksichtigt werden.
Moderne E-Achs-Konzepte bringen neuartige konstruktive Eigenheiten mit sich. Hieraus können verschiedene störende Effekte hervorgehen. Wir zeigen Ihnen, wie spezielle Schwingungsphänomene bereits frühzeitig in der Entwicklung simulativ analysiert werden.
Wir geben Ihnen einen Einblick, wie Sie mittels der Tools AVL CAMEO™ und AVL EXCITE™ die Stärken der statistischen Versuchsplanung und der intelligenten Optimierung mit der 3D-Mehrkörpersimulation verbinden.
Der Wegfall des Maskierungseffekts durch den Verbrennungsmotor sowie der Trend zu Hochdrehzahl-E-Achsen machen das Thema NVH zu einem zentralen Aspekt in der Fahrzeugentwicklung. Wir stellen Ihnen den aktuellen Stand der Technik zur dynamischen Analyse von E-Antrieben vor.
Durch den Wegfall des geräuschmaskierenden Verbrennungsmotors rücken die akustischen Phänomene des Getriebes bei elektrifizierten Fahrzeugkonzepten in den Vordergrund. Wir zeigen Ihnen einen Workflow für die Berechnung des Kennfeldes der Statorzahnkräfte und der Drehmomentschwankungen am Rotor.
Das Ersetzen des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor führt zum Wegfall der Geräuschmaskierung im Kfz-Antriebstrang. Getriebegeräusche, welche im konventionellen Fahrzeug in den Hintergrund traten, können nun deutlich hörbar wahrgenommen werde
Hörbare akustische Phänomene im Getriebe rücken bei elektrifizierten Fahrzeugantriebskonzepten deutlich in den Vordergrund. Die auftretenden Geräusche werden dabei maßgeblich von der Verzahnungsgeometrie beeinflusst. Innerhalb der Auslegung baut jede
Renewable energy tops the list of measures to be taken to reduce greenhouse gases in most discussions about climate change. In that respect, wind turbines show enormous potential for the future.
On the path to a clean and carbon-neutral mobility, hybrid vehicles will doubtlessly play a major role for the next decade, especially in the field of passenger cars.
Electrified powertrains are flexible in construction, highly complex and often lightweight, yet they operate at incredibly high torque loads.
The understanding of wear phenomena is relevant for several engineering fields. Basically, every application where force is transferred between directly connected and relatively moving components is prone to wear.
Legislation is pushing automotive propulsion engineers to apply advanced transmission and drivetrain technology while striving towards improving efficiency. The required measures are often negatively impacting the vehicle’s NVH behavior.
In order to satisfy the latest emission legislations, OEMs have to downsize their engines and introduce additional systems which help to reduce the footprint of an ICE vehicle.