“如同在现实生活中一般”

新型自行车驱动系统经受仿真检测

一款新型活塞,一款经设计改良的泵产品,或者是一整套冷却的废气再循环系统:许多产品在诞生的道路上都需要通过特殊的模拟仿真程序,为此,对于研发人员来说,模拟仿真流程具有特别的重要性。这同样也适用于目前莱茵金属集团正在研发的Amprio 品牌电动助力自行车驱动系统。

亨德里克·莫尔(Hendrik Moll)神情紧张地盯着计算机屏幕,作为工程师,他刚刚启动了对最新一代电动助力自行车驱动系统的有限元模拟仿真,通过应力计算,检验未来使用的材料在耐久性和耐疲劳强度方面的性能情况。由于莫尔事先已经将所有对于计算而言非重要的组件和参数从CAD数据中过滤去除,所以原本需要运行一整夜的模拟过程现在只需要几分钟。现实情况是:不久以后,新型电动助力自行车电机的图像已经显示在计算机屏幕上。作为专家,莫尔对结果表示满意,只有在少数地方出现了红色标注。莫尔介绍道:“这些标注所显示的是不足的地方,必须进行再加工。”下一步,莫尔会将这些结果转给驱动系统的研发人员,以便这些新获取的认识可以贯穿整个设计过程中。

快速流程实施硬度测试

这是模拟仿真中一个十分普通的过程,前前后后可以在一个工作日之内完成。如果没有莫尔的技术支持和背景知识的帮助,制作出一个合适的电机壳体,并且进行实际运行测试,还要再花上一些时间−这些时间非常珍贵,可以帮助持续不断地加速研发过程,并且为处于诞生过程中的部件提供有关今后性能的可靠信息。除此之外,还可以有针对性地节约材料,并且也可以分别减轻相应元件的重量。这些对于公司内部模拟仿真“客户”来说是令人欣喜的:“在Amprio品牌产品上,模拟仿真过程中计算的高可靠性在随后的实践中得到证实,我们十分信赖同事们的计算结果”,莱茵金属集团副产品创新管理负责人迪特玛·格雷文(Dietmar Greven)介绍道。

重要性日益突显

因此,模拟仿真业务部门负责人乌尔斯·杰德科维克(Urs Jedrkowiak)记载的来自企业各个部门的委托服务需求持续不断增长,也就不足为奇了。而且,还不单单如此:“我们不仅可以确定,在研发过程中模拟仿真的重要性普遍增加,而且希望我们尽可能在研发过程早期阶段提供支持的需求也越来越大。”这种前期导入意味着模拟仿真从一开始就成为了整个过程中不可或缺的一部分,从而可以在新产品仍处于绘图阶段时对其进行测试,并研究不同的概念方法。在这种情况下,杰德科维克作出考虑安排,他已经将设计人员引向了模拟仿真,并且提供了工作流程,使他的“客户”早在设计前期就可以自己对各种概念方法进行比较,然后作出最终决定。

目前,杰德科维克及其同事所使用的模拟仿真方案也得到了显著的扩展,从多体模拟,带后续寿命分析的有限元分析法,到流量模拟和整体系统模拟,以及尤其在电子开发领域需求越来越大的电子元件和系统的多物理模拟。关注点在于基于机器的优化,在这里包括涉及结构力学和流体力学等物理学科以及电子技术。

永不止步的模拟仿真

目前,一个密密麻麻的仿真协作网络已经覆盖整个集团,欧洲、北美和南美以及印度、中国和日本的仿真专家也参与其中。这也额外加速了该业务领域的产出,因为如此一来,模拟仿真的委托订单可以在全球范围通过时差进行调控,以便更快地得出结果。

尽情享受美丽风景

亨德里克·莫尔同时将其建议转达给电动助力自行车驱动系统的研发人员。总是有人首先提车这样的问题:在所需负荷条件下,部件能够达到要求,保持状态吗?为此,莫尔借助多体模拟进行检测,哪些作用力在哪些地方会产生影响或者驱动系统壳体内不同物体之间会产生哪些相互作用。同样适用的还有例如底部支架轴的组件或者涉及电机壳体的支架反应。莫尔必须通过计算进行评估,计划使用的部件是否可以承受今后在整个使用期中所出现的应力。这一评估将会被嵌入部件使用寿命的评估。莫尔对此十分清楚:“如果达到德国工业标准,这一部件在现实生活中也不会坏。”

作为一位充满激情的依靠肌肉力量的山地车手,莫尔通过手中所掌握的电机壳设计壁厚的模拟仿真数据为电机研发人员出谋划策,包括电机半径设计,电机壳壁可能的移动,以及部件合金的选择。然后,根据部件不同的开发阶段,这种测试程序也可能需要花上好几个月的时间。今后,山地车手可以使用这些可靠性强、经过优化的Amprio驱动系统,骑车漫游,穿越令人心旷神怡的山区风光,他们会好好感谢这样的模拟测试程序。

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