虚拟样机技术(ＶｉｒｔｕａｌＰｒｏｔｏｔｙｐｅ,缩写ＶＰ)是一种基于仿真模型的数字化产品设计方法。应用计算机、仿真和集成技术等,将分散的产品开发和仿真过程集成在一起,在虚拟环境中对产品原型进行直观形象地设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真,其核心技术是性能仿真(即ＣＡＥ)。对铁路机车车辆这样复杂的工程对象,仅靠一两种软件是不能胜任的,需要构建由多种软件组合而成的复合型仿真环境,以便对研究对象进行多目标、多层面的性能仿真。

    “铁路机车车辆虚拟样机”最终目标是:利用仿真工具的数据接口及二次开发技术,依据几何特征创建数值仿真模型,实现分析数据的共享及动态交换,尽可能做到一次建模多次调用。通过引入产品数据管理(ＰＤＭ)技术,保证系统内各功能模块间的数据能够高效率地相互流动。

    ＰＤＭ是一个软件框架,高度集成了各种应用软件。以往的研究中,ＰＤＭ的应用多集中于制造业中的ＣＡＤ/ＣＡＰＰ/ＣＡＭ的集成体系中[1～4]。本研究以铁路机车车辆产品的设计与性能仿真为应用背景,决定产品数据的管理模式;建立“虚拟样机”集成仿真团队的组织模式及协作环境;实现仿真工具及办公软件与ＰＤＭ的集成;利用ＰＤＭ提供的过程管理器,实现并行化仿真过程的管理与协调。

    1　铁路机车车辆虚拟样机集成框架

    在“铁路机车车辆虚拟样机”项目中,基于ＰＤＭ的支撑结构可分为4层:计算机硬件与操作系统层、网络通讯与数据库层、ＰＤＭ集成框架层和仿真应用层。计算机硬件与操作系统层为最底层,可支持异构的计算机环境(包括不同类型的计算机和操作系统);网络通讯与数据库层,提供分布式环境中通讯服务与数据管理;应用层则含有多种应用工具,包括建模、装配、仿真前处理、有限元分析等,形成一个虚拟样机工具集。

    “铁路机车车辆虚拟样机”作为863/ＣＩＭＳ关键技术攻关项目,包括外部流场气动压力(ＣＦＤ)仿真;车体钢/铝结构、构架及关键零部件静力学/动力学仿真;走行动力学仿真;刹车制动热 机耦合仿真;温度场、内部流场的......More↓↓↓