LMS Virtual.Lab Motion - オプション

CATIA V5 Kinematics機構モデルをLMS Virtual.Lab Motionへ取り込むための簡単便利な方法として、ユーザーはボタンを1回クリックするだけで、パーツ、ジョイント、および運動学的拘束を転送することが可能です。転送後、LMS Virtual.Lab Motion側でタイヤ、バネ、ブッシュなど動的な力を生成するアイテムを追加できます。このようにして、CATIA V5 Kinematicsの機能を、LMS Virtual.Lab Motionで可能な動力学解析、逆動力学解析、予荷重解析、および静的解析にまで簡単に拡張することができます。

各構成ボディーの弾性変形・弾性振動を考慮するモジュールです。デフォルト状態では各ボディーは剛体と認識されますが、非常に簡単な操作により、これを弾性体に変更したり元に戻したりすることが行えます。
このコマンドを実行すると、システム内部ではCADのジオメトリからFEメッシュを作成し、CATIA FEソルバーあるいはNastran、ANSYSによるCraig-Bamptonモードを自動計算します。そしてその結果を元の機構モデルに指定のジョイントやフォースエレメントを介して結合します。全てのプロセスが自動で実行されるため、解析エンジニアは従来の複雑でミスを招きやすい煩雑な作業から解放されます。

LMS Virtual.Lab Motion Flexible Bodiesのオプションとして、このモジュールはさらに複雑な弾性体モデリング機能を提供しています。NASTRANおよびANSYSソルバーを起動できるだけでなく、構造解析の様々なプリ・ポスト処理機能を提供します。LMS Virtual.Labの「Component Structural Analysis」オプションまたはCATIA V5 GPSが利用可能であれば、ユーザーは、Craig-Bamptonモードを利用する弾性ボディの自動作成、スタビライザーバーなどの大規模で複雑なメッシュの部分構造の自動取り込み、そして弾性ボディに関連した接触力（弾性接触）のモデル化が可能になります。

Component Structural Analysisは、LMS Virtual.Labのフレームワークに内蔵された有限要素メッシャーおよびソルバーです。このソルバーは、コンポーネントの固有振動と静的線形弾性の有限要素（FE）解析をサポートし、運動、耐久性、振動騒音、および操縦性モデリング用のモーダルデータを生成します。豊富な境界条件、自動メッシュ生成、および高速なFE解析の機能を持ち、変形、応力、およびひずみデータを計算します。

車のスタビライザーバーのような細長く変形しやすいパーツに対しては、大変形を考慮しながら従来法よりも高速な解析を実現した、新しいマルチビーム表現が開発されています。

LMS Virtual.Lab Design Space Explorationは、実験計画法（DOE）を用いて設計空間内の最適な実験セットを求めます。これによってユーザーは、最小限のコストで非常に精度の高い情報をできる限り多く得ることが可能になります。DOEは、一般に応答曲面モデリング（RSM）と組み合わされます。RSMはDOEから得られた離散データを元に連続した曲面を生成します。このようにして、ユーザーは指定した解析結果に対し設計変数がどのように影響するか、より的確に理解できるようになります。

LMS Virtual.Lab Motion Multi-Processing Batch Solverによって、LMS Virtual.Lab Motionソルバーの各ジョブをリモート管理できるようになります。このように、複数の解析を異なるマシンで実行したり、複数の解析を単一マシンの列に入れたりして、CPU能力とライセンスを最大限に活用することが可能です。さらに、ユーザーはすべてのバッチ処理をモニターすることができます。

LMS Virtual.Lab Motion Parallel Solvingは、様々なパラレルプロセッサを利用することで、解析時間を短縮させ全体的生産性を向上させます。様々なソルバータスクを異なるプロセッサに分散することで、計算時間を削減します。無限軌道車やチェーン/ベルトなど、モジュール式に組み立てられた比較的大規模なシミュレーションモデルに対して特に有効です。

このケーブル専用のモデリングツールによって、ユーザーはプーリー、ガイド、ケーブル経路、そしてケーブル特性を迅速に定義することが可能になります。剛性、摩擦、接触などの要素からなる離散ケーブルモデルを自動的に作成します。このケーブルモデリングツールは拡張性があり、ケーブル特性は軸引張だけでなく、曲げやねじり特性までカバーしています。エンジニアは、パラメータ表現されたLMS Virtual.Lab Motionモデルの設計変更の影響を効果的に調べることができ、動的な過渡的挙動とプーリーおよびガイド位置での荷重予測の観点から、ケーブルシステムを理解し改良することが可能です。

このギアモデリングインターフェースは、自動車、地上車両、一般機械分野のはすば歯車と平歯車ならびに内歯車と外歯車が関係するシステムの定義とシミュレーションを自動化します。このソリューションは、歯車の噛み合い面の可変接触剛性をモデル化することにより、歯車装置の動的挙動とコンポーネント荷重を予測します。この情報によって、エンジニアは歯車装置のバックラッシと接触比が、機械システム全体にどのように広がるか理解することができます。歯車のガタ打ち音や歯車の鳴きなど、騒音問題の根本原因を調査する際に、この情報は特に有益です。

歯車装置を上位システムのモデルに組み込むことで、システムレベルの応答の調査や正確な荷重の予測が可能になります。

LMS Virtual.Lab Motion Standard Engineは、エンジンの詳細なシミュレーションモデルを作成するために必要な多数のツールや機能を、統一されたユーザーフレンドリーなインターフェースであるPowertrain Dynamic Simulator（PDS）インターフェースにまとめています。この専門分野に特化しながらも非常に使い勝手の良いツール群は、モデルの作成および編集のための多目的かつ機能豊富な環境をユーザーに提供しています。このツールには、クランクトレイン、バルブトレイン、コイルバネ、カム、発電機、カム接触、タコメーター、燃焼、バルブラッシュアジャスタ等々の必要なすべてのモジュールが含まれています。

Piston Lubricationでは、油膜に包まれたピストンの整合性および不整合性の解析が可能です。ピストンとシリンダー壁との間に働く力が計算され、各駆動ボディに負荷されます。油膜方程式を用いることで、非線形圧力分布と両ボディに働く力が予測されます。圧力分布は、クリアランスとその時間導関数そして潤滑油の粘度の関数として決定されます。この詳細なモデリング法を用いることで、エンジンのシミュレーションとシステムレベルの荷重の予測精度が向上します。

Hydrodynamic Bearingでは、流体潤滑ジャーナル軸受の整合性および不整合性の解析が可能です。一般的な応用分野には、メインジャーナル軸受、クランクピン軸受、またはリストピン軸受など、エンジンのクランクトレインに用いられるジャーナル軸受があります。このモジュールは、軸受内部の高度に非線形な油膜圧力分布を計算します。構造振動を周辺構造と適切に連成されながら、力とモーメントが決定されます。解析的なインピーダンスアルゴリズムと有限要素ベースのアルゴリズムの、2つのアルゴリズムが準備されています。

Hydrodynamic Bearingと同様に、Elasto-Hydrodynamic Bearingでは、流体潤滑ジャーナル軸受の整合性および不整合性の解析が可能です。一般的な応用分野には、メインジャーナル軸受、クランクピン軸受、またはリストピン軸受など、エンジンのクランクトレインに用いられるジャーナル軸受があります。

Elasto-Hydrodynamic Bearingは、軸受内部の高度に非線形な油膜圧力分布を計算します。構造振動を周辺構造と適切に連成されながら、力とモーメントが決定されます。

LMS Virtual.Lab Motion Chain and Belt Applicationでは、チェーンおよびベルトの詳細なシミュレーションモデルを迅速に作成することが可能です。その後LMS Virtual.Lab Motionで解析するため、Powertrain Dynamic Simulator（PDS）インターフェースを用いて、ベルト/プーリーシステムまたはチェーン/スプロケットシステムの離散的なモデルを作成することができます。
Timing Beltモジュールは、一段または多段ベルト駆動装置のシミュレーションモデルを作成します。Accessory Driveモジュールは、Goodyear製Poly-V® 自動車補機ベルトなど、ベルト/プーリーシステムの離散的なモデルを作成します。またChainモジュールは、ローラーチェーンリンクや逆生歯リンクからなるチェーン/スプロケットシステムのシミュレーションモデルを作成します。

PDSのChainおよびBeltモジュールで作成されたモデルは、バルブトレイン、クランクトレインなどのパワートレインサブシステムモデルと組み合わされます。

LMS Virtual.Lab Motion Tracked Vehicleは、多数のパーツからなる複雑な無限軌道のモデリングを簡単化する便利なインターフェースを提供しています。無限軌道の材料には、ゴムまたはエラストマー製のベルトか、個々の金属製リンクのいずれかを指定できます。このインターフェースは、簡潔な情報の寄せ集めとして、無限軌道の形状、質量特性、剛性、および減衰を定義しています。適切な剛性、減衰、および初期条件が与えられた多数のボディが作成されます。必要な接触力要素も、すべて自動で作成されます。複雑な無限軌道システムの地面および車両との相互作用を調査する必要のあるユーザーにとって、極めて有益かつ強力なツールとなっています。

LMS Virtual.Lab Motion Vehicle Modelingは、シャシーおよびサスペンションの解析エンジニアに対し、操縦性、ハンドル操作、乗り心地、ロードノイズ、耐久性など、あらゆるタイプの性能検討に利用可能な車両モデルを作成できる使い易い専用インターフェースを提供します。サスペンション装置、操舵装置、ブレーキ装置、動力伝達装置など、個別のサブシステムを用いたモジュール方式の車両アセンブリが可能です。また、いくつかの標準的車両操縦法のセットアップとポスト処理も容易に行えます。
ブレーキ装置、装置装置、および動力伝達装置に専用のモジュールが組み込まれています。ISO操縦法など定義済みの車両イベントからなるライブラリが利用可能ですが、ユーザー定義のイベントを追加することもできます。駆動拘束要素による走行（開ルール制御）と、LMS Virtual.Lab Motionに内蔵の制御アルゴリズムに従った経路走行（閉ループ制御）の両方のシミュレーションが可能です。

Road Profile Interfaceにより、複雑な3D路面プロファイル、すなわち起伏のある路面を簡単に構築できます。この新しいオプションは、3種類（スプライン曲線、スプライン曲面、およびCDTire ROAD 2000フォーマット）のファイルから路面ジオメトリを生成します。最後のフォーマットでは、どのような性能試験場のデジタル化されたデータもサポートしています。すべてのプロセスが簡素化されており、ソルバーで用いられた解析的路面データは可視化されるジオメトリと関連付けられます。

Standard Tireは、回転する車輪と路面の間に働くタイヤ力をモデル化します。3つの力（横方向、前後方向、鉛直方向）とそれに伴う3つのモーメントが、選択した力関係式に基づいて計算され、モデルの車輪に適用されます。様々なタイヤ力を単一モデルに組み込むことができ、非線形の剛性と減衰、分布接触、そして高度なトラクション効果を含めることもできます。ユーザーは、タイヤ力のソースコードを編集したり、特別なタイヤ力機能を追加したりできます。Standard Tireは、国際規格のSTI（Standard Tire Interface）と互換性があります。

TNO MF-Tireにより、乗用車やオートバイ、トラックなどの乗り心地、操安性、耐久性のフルビークル解析や、航空機の着陸装置の動的シミュレーションを高精度に実行できます。TNO MF-Tireは、Pacejka博士の開発したタイヤモデルの世界標準であるMagic Formulaを実装したDelft-Tireのバージョン6.0に相当し、広範にわたって妥当性が検証されています。実験室と路上での測定データを用いた半経験的アプローチに基づいて、定常走行と過渡走行時のタイヤ挙動に対する、タイヤ-路面接触力/モーメントの高速かつロバストなシミュレーションが可能です。

自動車とトラックのシミュレーションに理想的なLMS CDTireにより、エンジニアはタイヤベルトの動的な影響を含むフルビークルの操安性、快適性、および耐久性の解析が可能になります。LMS CDTireは、3D路面を走行中の各車輪に働くスピンドル力/モーメントを計算します。LMS CDTireは、耐久性と乗り心地の検討に対応した周波数レンジで振動を正確に捉えることができます。タイヤベルトの振動は最大80 Hzまでシミュレーションが可能です。実験的なタイヤモデルとは異なり、LMS CDTireは実際の物理的なタイヤモデルです。タイヤベルトは、分布した質量-バネ-ダンパーモデルとして、タイヤ-路面間の摩擦を考慮した変形可能なタイヤ接触パッチでモデル化されています。ユーザーはタイヤ空気圧を変更しながら、迅速に「what-if」検討を行うことができます。LMS CDTireは、路面と目的の精度に応じた3種類のタイヤモデルで構成されています。

このオプションを用いることで、LMS Virtual.Lab Motionに組み込まれたメカトロニクス系のコントロール要素と油圧要素の理解とデバッグが容易になります。ユーザーは、コントロール要素と油圧要素間の結合関係やフィードバックループを分かりやすく図示する2Dブロック図をもとに検討することが可能です。

LMS Virtual.Lab Motion Mechatronics Interfaceは、LMS Imagine.LabまたはMatlab/Simulink、（DSH PlusおよびMSC.Easy 5）などのサードパーティ製品との連成シミュレーションを通じてメカトロニクス系の設計をサポートします。LMS Virtual.Lab Motionは、連成方程式による一体型解法を用いて、機械システムの方程式と制御アクチュエータシステムの方程式を同時に解きます。解析結果は、LMS Virtual.Lab Motion（3Dアニメーションも可）と制御系ソフトウェアツールの両方で利用可能です。