simcenter testing solutions для испытаний и доводки ... · unrestricted ©...

Измерительный комплекс

Simcenter Testing

Solutions для испытаний

и доводки агрегатов ТС

Automotive and Transportation IndustryUnrestricted © Siemens AG 2019

Unrestricted © Siemens AG 2019

2019.04.09 (v3.1) Siemens PLM Software

Предложение Simcenter Testing Solutions для испытаний и

доводки шасси ТС

Simcenter SCADAS

Simcenter Testxpress/

Testlab

Simcenter Tecware



Проведение дорожных испытаний и анализ данных

Типовой порядок действий

ОфисОфис Лаборатория Полигон Офис

Лаборатория

Инструментация

Инженер-испытатель

Подготовка

Настройка

испытания

Измерение

Проверка данных

Анализ

Отчетность

Испытания

3D / 1D расчет

Инженер-расчетчик

Инженер-испытатель Инженер-испытатель



Техник Водитель

ПолигонПрограмма испытаний




Simcenter Testing Solutions: сквозное решение

экспериментальной задачи любой сложности, в рамках

единого аппаратно-программного комплекса





Проведение стендовых испытаний (управление вибростендом)

Анализ данных усталостной долговечности

Проведение испытаний и сбор данных

Аппаратное обеспечение

Подготовка программы ускоренных виброиспытаний



Simcenter SCADAS Recorder

Автономный сбор данных, испытания в сложных условиях

Стандартная платформа SCADAS

Любой тип датчиков

Стандарт MIL-STD-810G, IP32 / IP54

Управление с КПК или планшета



LMS SCADAS внесен в реестр типов средств измерений

• ФГУП НАМИ

• ПАО КАМАЗ

• ПАО АВТОВАЗ

• СААЗ

• ЮУрГУ

• ОИМ (РБ)

• МЗКТ (РБ)

• ЗАО Рено

Россия

• ….



LMS SCADAS

Наиболее широкий спектр подключаемых датчиков

Вол

ьт

ICP

За

ряд

Те

нзо

SP

DIF

поте

нц

ио

метр

пьезо

рези

сти

вн

ый

/ ём

костн

ой

ME

MS

Ми

кро

фо

н

Та

хо

CA

N-ш

ина

GP

SМодули преобразования

сигнала

Основной блок

регистратора

Общего назначениия

Зарядовый

Микрофонный

Цифровое аудио

Мостовой

Интерфейс

✓ ✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓ ✓

✓✓✓

✓

✓

Встроенный предусилитель сигнала = решение в одном корпусе



Платформа Simcenter SCADAS Mobile & Recorder

• Индивидуальная настройка каналов

• Динамический диапазон до 170dB

• Частота дискретизации до 204,8 кГц

• Поддержка интеллектуальных датчиков TEDS

(IEEE 1451.4)

• Без ограничений по числу каналов за счет

распределённой архитектуры Master-Slave.

• Автономная запись (до 128Гб на CF карту) /

обработка и визуализация в темпе испытаний

• Защита от влаги и пыли (IP-32, IP-54)

• Ударопрочный (MIL-STD-810G)

• Встроенный аккумулятор (около 1 часа

работы в полной конфигурации)

• Управление дистанционно/ с ПК

• GPS, ODB-II / CAN / CCP / XCP

SCM2E09, SCM2E09V & SCR2E09



Платформа Simcenter SCADAS Mobile

Концепция Master-Slave (SCADAS Lab & Mobile)



Simcenter SCADAS Lab and Mobile Universal V/ICP, Bridge input

Универсальный модуль для сбора данных долговечности и NVH

• Вход с общей землей: ±10V, ±3.16V, ±1V, ±0.316V

• Дифференциальный вход: ±10V, ±3.16V, ±1V, ±0.316V, ±0.100V, ±0.0316V

• Полный мост 4- или 6-проводная схема

• Полумост 3- или 5- проводная схема

• 1/4 моста 3- или 4- проводная схема

• Питание моста ±1.25V, ±2.5V, ±5V

• Датчики 4-20мА с токовой петлей

• Активные датчики, LVDT, потенциометры, пьезоэлектрические ICP датчики

• Поддержка «интеллектуальных» TEDS датчиков

Варианты исполнения

• SCM-VB8III-RT (частота опроса 204.8kHz, част. диапазон 88kHz)

• SCL-VB8III-RT

• SCM-DB8III(c) (частота опроса 102.4kHz, част. диапазон 5kHz)

SCL-VB8III-RT, SCM-VB8III-RT, SCM-DB8III, SCM-DB8IIIc



Simcenter SCADAS Lab and Mobile 8 channel Thermocouple input

Модуль для подключения термопар

• 8-канальный модуль для подключения термопар

Модуль T8 позволяет измерять медленно меняющиеся температурные

сигналы, синхронизировано с остальными измерительными каналами.

Частота опроса задается индивидуально для каждого канала/модуля.

• Поддержка термопар типов: B, E, J, K, N, R, S, T (тип выбирается

программно индивидуально для каждого канала)

• Линеаризация по стандарту ITS-90, точность не менее 0.1 °C

• Компенсация холодного спая, точность не менее 0.3 °C

• 24-бит передискретизация SAR ADC, с исходной частотой опроса 25.6

kHz

• Гальваническая развязка до 70 V

SCL-T8A, SCL-T8A-RT, SCM-T8A, SCM-T8A-RT



Simcenter SCADAS Lab and Mobile 4 channel

torsional vibration input

Модуль для подключения датчиков оборотов

• Синхронизированный сбор данных с датчиков оборотов и/или

инкрементальных энкодеров одновременно с остальными аналоговыми

измерительными каналами

• Поддержка аналогового или TTL сигнала с датчиков оборотов

• 24-bit ΣΔ АЦП с част. опроса до 204.8 kHz

• Коррекция по пропущенным и двойным импульсам в реальном времени

• Выделение колебаний оборотов/скорости в реальном времени

• Цифровой счетчик с част. 820 MHz, интервал между импульсами 1.2 nsec

• 4-пин LEMO коннектор для датчиков оборотов

• 10-пин LEMO коннектор для инкрементального энкодера

• Поддержка функционала для порядкового анализа и анализа в угловой

области

SCL-RV4, SCL-RV4-RT, SCM-RV4, SCM-RV4-RT




CAN network interface module

Модуль для подключения цифровых CAN шин

Приведенный ниже функционал также применим и для CAN входа на

контроллере Simcenter SCADAS.

Модуль CN4 позволяет синхронно регистрировать данные с цифровой CAN

шины одновременно с остальными аналоговыми сигналами

• Подключение до 4 независимых CAN-шин

• Автоматическая передискретизация для полностью синхронизированной

записи

• Поддержка CAN 2.0B в соответствии со стандартами SAE J1939,

ISO11898-2 и ISO11898-3 (high & low speed CAN)

• Полностью конфигурируемый файл .dbc для описания входного сигнала

в соответствии со стандартом SAE J1979.

• 9-пин D-Sub коннекторы (распиновка по стандарту DS102)

• Полная поддержка автомобильных стандартов для CAN шин

• Возможность подключения тензометрических колес (через

согласующий модуль с CAN выходом).

SCL-CN4, SCM-CN4




signal generator module

Модуль ЦАП для генерации выходных сигналов

4-х канальный универсальный модуль для генерации аналоговых сигналов

(DAC4)

• 24-bit ΣΔ АЦП с динамическим диапазоном 150 dB

• <155 dB динамический диапазон, свободный от паразитных

составляющих

• Част диапазон генерируемых сигналов до 40 kHz с частотным

разрешением 1 Hz

• Уровень генерируемого сигнала до ±10 V

• ШСВ, синус, кратковременный ШСВ, пошаговый синус, задаваемый

пользователем сигнал

• Плавный старт/останов

• Алгоритм плавного перехода при испытаниях ШСВ со случайной

амплитудой

SCL-DAC4, SCM-DAC4



Simcenter SCADAS Mobile Dual Camera interface module

Модуль для подключения цифровых видеокамер

Модуль SCM-CIM2 позволяет производить запись двух видеопотоков

синхронизированно с остальными данными

• Поддержка 2 IP камер на каждый модуль (1 модуль на крейт)

• Синхронизированная запись с аналоговыми сигналами

• Запись видео с разрешением 720p HD / VGA

• Частота кадров 30 fps, H.264 сжатие видео

• Подключение видеокамеры через LEMO разъем

• Видеокамера с поддержкой PoE протокола (Power-on-Ethernet)

• Светодиодный индикатор ошибок LED на модуле

• Запись видеопотока в автономном режиме SCADAS Recorder

SCM-CIM2



Сбор данных дорожных нагрузок

Единый комплекс Simcenter Testlab Durability для подготовки,

измерения, анализа и создания отчетов

Быстрая

настройка

Надежный

сбор

данных

«Испытания

с первого

раза»

Упорядочен-

ный порядок

действий

Минимальная

подготовка

персонала

Быстрое

создание

отчетной

документации

Быстрая и эффективная настройка

испытания

Синхронная

регистрация данных

Эффективный

анализ данных

Отчеты с активными

картинками

Максималь-

ная

продуктив-

ность

Высочайшее

качество

результатов




Автоматическая синхронизация с видеокамерой




Управление с помощью Android планшета

Base unit

LMS SCADAS Recorder

Тензометрические колеса

(CAN шина)

LMS SCADAS Recorder

GP

S

Vid

eo

Se

nso

rs

CA

N

Fle

xR

ay

LMS Smart Control

http://www.thecarconnection.com/image/100408050_2013-audi-a6-4-door-sedan-fronttrak-2-0t-premium-plus-side-exterior-view



Пример использования:

Экспресс проверка данных на полигоне






Настройка

испытания

Измерение


Анализ


Испытания












Экспресс проверка данных на полигоне

Проверка только что собранных данных на предмет

необходимости повторных измерений

Использование шаблонных (заранее определенных) процедур

для проверки корректности и совместности данных

Использование данных измерений SCADAS или DIADEM,

Dewesoft, HBM Somat, RPC-III, …

Оценка коэффициента накопленной повреждаемости для

проверки и сравнения результатов

Интерактивная обработка временных данных

.

Решение: Testlab Process Designer



Предложение Simcenter Testing Solutions для дорожных

испытаний ТС








Типовой порядок действий при консолидации

измеренных данных

«Сырые» данные

Консолидированные,

корректные данные

Signal Failures

Идентификация

«артефактов»

Идентификация

«выбросов»

Коррекция по смещению и

дрифту

Переименование

каналов/файлов

Конвертация единиц

измерения

Декомпозиция временных

сигналов

documentation of consolidation result & steps

Полуавтоматический процесс консолидации и коррекции данных для обеспечения

высокого качества и достоверности данных измерений

Документирование

результатов

первичной

обработки



Экспериментальный анализ долговечности

Simcenter Tecware для обработки данных дорожных нагрузок

Эффектив-

ная

обработка

больших

объемов

данных

Интуитив-

ный

интерфейс

Ускоренные

испытания

Эффектив-

ное

представле-

ние данных

Оптимиза-

ция

расчетов

Анализ нагрузок Ускоренные испытанияОпределение

целевых параметров

Задание программы

испытаний

Эффектив-

ная

обработка

данных

Высочайшее

качество

Нагрузки

3D

1DTEST




Анализ данных и создание отчетной документации






Настройка

испытания

Измерение


Анализ


Испытания












Анализ данных и создание отчетной документации

Использование данных из нескольких

источников (измерения, расчет, …) для

комплексного анализа

• Интерактивное редактирование данных

• Наглядное создание процессов обработки Use

Расчет усталостного ресурса компонентов

• Командная работа над задачей за счет общих

процессов обработки данных; стандартизация

в рамках предприятия

• Использование стандартных отчетов Tecware

из интерфейса Testlab

Решение: Testlab Process Designer, при

необходимости дополнить Tecware processes



Лабораторные виброиспытания в автомобильной индустрии:

сервогидравлика и электродинамика• Долговечность («пока не сломается»): воспроизведение дорожных нагрузок длительное (дни и

недели) время

• Низкая частота< 150Hz

• Измерения и управление – по силам и деформациям

• Сервогидравлический стенд: решение «под ключ» от производителя стенда (стенд+система

управления)

• Виброуправление в офлайн режиме («подгонка» профиля ДО проведения эксперимента)

• TWR для (цикличного) воспроизведения профиля дороги

• Контроль и запись по нескольким критическим параметрам

• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab Time Waveform Replication (TWR)

• Squeak & Rattle (скрип и шум): NVH анализ в задачах виброакустического комфорта

• Ускоренные испытания (для достижения требуемого износа компонентов)

• Задание в частотной и временной областях

• Испытания длятся несколько часов

• Вибровозбуждение по одной или нескольким осям

• Используются акселерометры и микрофоны

• Частотный диапазон 20-10000Hz

• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab Time Waveform Replication (TWR), MIMO Random Control

• Испытания компонентов: квалификационные виброиспытания

• Задание в частотной области (PSD, SRS, синус)



• В основном используются акселерометры

• Измерения зачастую проводятся в климатической камере

• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab ENV (Sine, Random, Shock Control, MIMO Random)



Предложение Siemens PLM для создания программ

ускоренных стендовых испытаний

Стендовые испытания (воспроизведение

нагрузок)

Виброиспытания с обратной связью (воспроизведение

частотного спектра нагружения)

Компонент / подсборка - Шасси (в сборе)

- Крупные компоненты (подвеска, кресла…)

- Двигатель

- Небольшие компоненты (глушитель, приборная панель…)

Причина поломки компонента Внешние воздействия

(напр., от дороги)

Резонансы конструкции

(напр., от двигателя)

Метод возбуждения - Сервогидравлический вибростенд (опоры, гексапод,

CUBE…)

- Большие перемещения (до 1м)

- Электродинамический вибростенд

- Небольшие перемещения (1-2см), значительные ускорения

(100 g)

Число осей вибровозбуждения - Одноосевое

- Многоосевое

- Одноосевое

- Многоосевое

Стратегия виброуправления - Во временной области

- Коррекция в оффлайн-режиме

- Во временной (синус) или частотной (ШСВ) областях

- Онлайн коррекция в темпе испытания (прохождение

резонансов)

Частотный диапазон - Ниже первой собственной формы колебания

- В низких частотах (<150Hz)

- Возбуждение всех форм колебаний

- В высоких частотах (100- 2000 Hz)

Тип сигнала управления - Напряжения/деформации

- Силы / моменты

- Перемещения

- Ускорения

Решение Siemens PLM Simcenter Test.Lab SAWR / TWR Simcenter Test.Lab ENV (MIMO Random, MIMO TWR, SAWR,

Shock …)

Создание процедур ускоренных

виброиспытаний

На основании Rainflow диаграмм и Range-Pair

фильтров (Simcenter Tecware)

На основании эквивалентных спектров повреждаемости

(Simcenter Testlab Mission Synthesis)



Создание программ ускоренных виброиспытаний на

сервогидравлическом вибростенде по данным дорожных

нагрузок

Измеренные данные дорожных нагрузок обычно содержат большой объем информации (циклов

нагружения), мало влияющих на общий коэффициент повреждаемости

Ускоренная программа испытаний создается путем прорежения исходных временных

реализаций (Range-Pair фильтр) с сохранением общей повреждаемости




Создание программы ускоренных виброиспытаний






Настройка

испытания

Измерение


Анализ


Испытания












Создание программы ускоренных виброиспытаний

Создание ускоренной программы

виброиспытаний путем удаления

несущественных компонент из временной

реализации дорожных нагрузок

• Сохранение формы СПМ

• (В допустимых пределах) увеличение

СКЗ уровня возбуждения

• Сохранение общей повреждаемости

• Сокращение цикла испытаний

Решение: Range-Pair фильтр в Tecware или

Testlab.




Создание программы ускоренных виброиспытаний из набора

стандартных циклов нагружения

Создание программы испытаний из набора

циклов нагружения

• Данные дорожных нагрузок в качаестве

начальных данных

• Расчет Rainflow диаграммы

• Подбор оптимального набора циклов

нагружения для достижения эквивалентной

повреждаемости

Количество стандартных циклов нагружения

затем вводится в программу управления

вибростендом

Решение: процесс Block Cycle в Tecware или

Testlab.



Лабораторные виброиспытания в автомобильной индустрии:

сервогидравлика и электродинамика• Долговечность («пока не сломается»): воспроизведение дорожных нагрузок длительное (дни и

недели) время

• Низкая частота< 150Hz

• Измерения и управление – по силам и деформациям

• Сервогидравлический стенд: решение «под ключ» от производителя стенда (стенд+система

управления)

• Виброуправление в офлайн режиме («подгонка» профиля ДО проведения эксперимента)

• TWR для (цикличного) воспроизведения профиля дороги

• Контроль и запись по нескольким критическим параметрам

• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab Time Waveform Replication (TWR)

• Squeak & Rattle (скрип и шум): NVH анализ в задачах виброакустического комфорта

• Ускоренные испытания (для достижения требуемого износа компонентов)

• Задание в частотной и временной областях

• Испытания длятся несколько часов


• Используются акселерометры и микрофоны


• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab Time Waveform Replication (TWR), MIMO Random Control

• Испытания компонентов: квалификационные виброиспытания

• Задание в частотной области (PSD, SRS, синус)



• В основном используются акселерометры

• Измерения зачастую проводятся в климатической камере

• РЕШЕНИЕ: Simcenter Testlab ENV (Sine, Random, Shock Control, MIMO Random)



Предложение Siemens PLM для управления

сервогидравлическим вибростендом

Simcenter Testlab Time Waveform Replication (TWR)

Actuator

PID

Command

Feedback

+

-

Error

Вибровозбудители с PID

контроллерами

Каналы измерения

(дополнительные

измеряемые величины)

Каналы управления (должны

совпадать с целевыми)

Simcenter SCADAS:

система управления и

сбора данных

Управляющие

сигналы

Сигналы возбуждения:

сила / перемещение



Пример: технический центр NISSAN в Европе NTCE-S (Барселона)

использует Simcenter SCADAS & Testlab для дорожных испытаний

Simcenter Testlab offers an integrated end-to-end solution for

load data acquisition and processing. The solution accelerates

the delivery of critical durability insights when preparing for test

rig campaigns or reliable simulations. It is faster, easier to use

and robust.

• 56 аналоговых и 420 математических

каналов

• Анализ данных долговечности в едином

программном интерфейсе

• Автоматическая постобработка большого

объема данных по заранее определённым

шаблонам (процессам)

• Автоматическое создание отчетной

документации в соответствии с принятыми

стандартами на предприятии

• Стандартизация процесса испытаний и

обработки данных в масштабах всего

предприятия



Пример: Dongfeng Nissan (Китай) стандартизировал процесс

разработки ТС на платформе Simcenter (RLDA, RLDP, NVH, 1D, 3D)

• LMS Virtual.Lab Motion для анализа

управляемости

• LMS Virtual.Lab Durability & Motion TWR для

расчетного анализа долговечности всего

автомобиля

• LMS Tec.Ware для анализа экспериментальных

данных во временной и частотной областях

• LMS Virtual.Lab NVH & Acoustics для NVH

анализа

• LMS Imagine.Lab для NVH анализа систем

автомобиля в сборке

• Использование компетенций инжинирингового

центра LMS Engineering для ускоренной

адаптации современных методик и решений в

собственный процесс разработки изделия

Разработка нового Nissan X-Trail на новой платформе Renault-Nissan с использованием

современных технологий Siemens Simcenter

“We needed to bring our CAE technology up to speed during the

development phase. We selected LMS Engineering services to help

us ramp up our simulation capability quickly by implementing LMS

solutions for driving dynamics.” Wu Zhaoming

Driving Dynamics and Simulation Analysis Engineer

Technical Center

Dongfeng Nissan Passenger Vehicle Company



Полное решение для регистрации данных дорожных нагрузок

General Motors

Использование LMS SCADAS и LMS Test.Lab для сбора данных

дорожных нагрузок

• Система сбора данных

«подключил и поехал»

• Гибкая конфигурация, простой

интерфейс

• Локальная поддержка заказчика“Since the LMS SCADAS data acquisition system is streamlined for efficiency, it

lets engineering teams get their jobs done much more quickly and easily.”John Davis, lead measurement engineer, General Motors (GM) Proving Grounds, Milford, Michigan

• Несмотря на совершенствование расчетных методов – увеличивается объем

натурных испытаний

• Решение Siemens позволяет GM полностью контролировать весь RLDA процесс

Разработка автомобилей с мировым

именемИспытания в сложных условиях



Полный анализ усталостной долговечности средствами LMS

Fiat Group Automobiles S.P.A.

LMS Tecware и LMS Virtual.Lab в задачах расчета и экспериментального

подтверждения долговечности

• Снижение предела погрешности

для реальных нагрузок до 8-15%

• Снижение чрезмерного запаса

прочности на этапе расчета

модели

• Снижение стоимости

посредством введения

поправочных коэффициентов

для испытаний на двух

различных площадках

“Although we can’t measure the improvement because we previously didn’t use

virtual data, the results that we have received by using both LMS products are

absolutely excellent.”Marco Spinelli, Head of the Chassis CAE Department

• Длительное партнерство между Fiat и Siemens PLM Software

• Способность Siemens PLM Software предлагать кастомизированное решение

Визуальное прогнозирование на основе

экспериментальных данныхИспытательный полигон в Турине, Италия



Стандартизация процесса испытаний ТС

Daimler Trucks

Ходовые испытания и анализ усталостной долговечности

• Расширение возможностей RLDA

департамента в области решения

задач усталостной долговечности

• Повышение эффективности

инструментации ТС и сбора

данных при испытаниях

• Интерпретация результатов в

темпе испытаний

“We very much appreciate the collaboration with Siemens PLM Software,

especially the fully integrated service offered. It is not only about evaluating data;

when needed, Siemens PLM Software can provide us with the full line of services.”

Dr. Christof Weber, Daimler Durability and Bench Testing Competence Center

• Реализована полная интеграция между CAE и TEST департаментами

• Повышение на порядок качества данных, собранных на испытательных

полигонах



Summary

Заключение



Решение Simcenter™ для испытаний и доводки шасси ТС

ТОЧНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ

ДОРОЖНЫХ НАГРУЗОК

Корректность и полнота данных

дорожных нагрузок – определяющий

фактор корректности виртуальных

или натурных испытаний.

СОВЕРШЕНСТРОВАНИЕ

ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ

Сокращение цикла разработки и

испытания изделия.

РАЗРАБОТКА ПОД ТРЕБОВАНИЯ

ЗАКАЗЧИКА

Разработка изделия и его

последующая аттестация с учетом

требований заказчика и условий

эксплуатации



Спасибо за внимание!

Василенков Дмитрий

Консультант по развитию направления

«Виртуальные и натурные испытания (TEST)»

Siemens PLM Software

г. Москва, ул. Большая Татарская, д. 9

115184

www.siemens.com/plm

T: +7 (985) 228-29-80

E-mail: [email protected]

http://www.siemens.com/plm

mailto:[email protected]

simcenter testing solutions для испытаний и доводки ... · unrestricted ©...

Documents