附件C：譯文

非線性多體系統(tǒng)仿真和有限元分析相結(jié)合的曲軸動(dòng)態(tài)應(yīng)力計(jì)算

馬丁 羅伯特
VKA ，亞琛工業(yè)大學(xué)，德國(guó)
賴?yán)?，菲利普Kley
FEV Motorentechnik有限公司， Aachen ，德國(guó)

摘要
為了節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，在發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展進(jìn)程，需要越來(lái)越多的CAE技術(shù)支持.為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，一方面，計(jì)算要快，另一方面，必須提供可靠的結(jié)果。
越來(lái)越多的力量導(dǎo)致了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)支持越來(lái)越多的仿真任務(wù)的可能性。但是仍然有必要以效率來(lái)評(píng)估不同的CAE工具，并仔細(xì)檢查哪一種模擬目標(biāo)相匹配的是最好的。
往往組合不同模擬技術(shù)才能顯示最佳結(jié)果。一個(gè)很好的例子是非線性多體系統(tǒng)仿真（MSS）與非線性有限元分析（ FEA ）的相結(jié)合。使用非線性有限元分析代表了持續(xù)不斷的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)大量的自由度計(jì)算的減少。全部動(dòng)態(tài)的若干部分，可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)計(jì)算，在考慮所有非線性耦合部件之間的位置和結(jié)構(gòu)變形行為，作為特征向量的有限元分析計(jì)算。
仿真程序的一個(gè)典型的例子就是計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)本體之間的相互作用。結(jié)合有限元分析和非線性多體系統(tǒng)仿真可以認(rèn)為在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)變形與發(fā)動(dòng)機(jī)本體陀螺效應(yīng)，一般是曲軸和飛輪的旋轉(zhuǎn)造成的。滑動(dòng)軸承的高度非線性動(dòng)力學(xué)可考慮使用特定的子程序，即所謂的非線性多體系統(tǒng)仿真求解。

現(xiàn)實(shí)的曲軸應(yīng)力計(jì)算的一般有三個(gè)主要工作步驟：
首先柔性旋轉(zhuǎn)曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)本體的動(dòng)力學(xué)是靠軸頸以及活塞連桿的裝配聯(lián)系在一起的。應(yīng)用軟件可用來(lái)計(jì)算軸頸及活塞連桿之間的裝配對(duì)其的影響，經(jīng)驗(yàn)表明應(yīng)用軟件可以大大提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。
其次，必須考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的操縱外殼。也就是說(shuō)，這個(gè)大量數(shù)據(jù)的仿真必須可執(zhí)行，有現(xiàn)實(shí)意義的。新的集成和模擬方法比過(guò)去減少了CPU的時(shí)間，并提供顯著改善可用性的模擬方法。但是，采用非線性多體系統(tǒng)仿真，前提條件是必需詳細(xì)知道發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件。這就意味著結(jié)合工具與不同程度的改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)最大限度的提高效率。
最后找到集中作用點(diǎn)的力的大小和作用位置。應(yīng)用CAE進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中計(jì)算機(jī)資源和計(jì)算結(jié)果的精度之間的矛盾是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。
本文介紹了以上述定義為基礎(chǔ)的一個(gè)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)工程開(kāi)發(fā)的例子。ADMAS已經(jīng)可以進(jìn)行非線性多體系統(tǒng)仿真。FEVMotorentechnik有限公司（德國(guó)）和與亞琛工業(yè)大學(xué)一起合作制定了發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作范圍和水動(dòng)力耦合的滑動(dòng)軸承的液力聯(lián)軸節(jié)。