Járművek és mobilgépek II. Bári Gergely

A tantárgy célja, követelmények A manapság használatos szimulációs szoftverrengetegben egy átfogó kép kialakítása Egy konkrét, járműdinamikai szimulációs környezet bemutatása. A tananyag elsajátítása után a hallgatónak képesnek kell lennie adott mérnöki probléma megoldásához a megfelelő szoftver(eket) kiválasztani, annak megfelelően, hogy a tervezési folyamat mely szintjén, milyen erőforrások birtokában kell dolgozniuk.

Alapfogalmak A mérnöki gondolkodásmód A mérnöki munka során kérdések sorával találkozunk Általános mérnöki témában pl.: Az adott dolog mekkora legyen hogy ne törjön el? Mennyit és hogyan gyártsunk az adott alkatrészből, hogy az a leggazdaságosabb legyen? Vagy éppen kicsit konkrétabban, járművekkel kapcsolatos kérdések lehetnek: Milyen sebességváltó áttételeket válasszunk, hogy a motort a legjobban kihasználjuk? Milyen merev rugókat használjunk, hogy a jármű utasai kényelmesen utazzanak? Ezek megválaszolásában a különböző tárgyak segítenek Szilárdságtan, Gépelemek, stb. A számítógépes szoftverek, (office, excel, stb.) konkrétabban a szimulációs szoftverek, ezen kérdések megválaszolása során egyszerűen: eszközök, akár a balta a favágáshoz. Manapság alapvető a használatuk Az igazi érték hogy megfelelő problémához a megfelelő szoftvert használjuk, A segítségükkel tett megállapításokat helyükön kezeljük. (pl.: színes szagos FEM ábrák) Mese - Tanuljunk már, minek a rizsa, énis így voltam most mégis fontosnak érzem ezt elmondani.

Alapfogalmak A mérnöki gondolkodásmód Az egyes számítógépes tervező környezetek, szimulációs szoftverek, egyik csoportosítási aspektusa, hogy ebben a folyamatban mely szinten a leghatékonyabb őket használni. Pl.: Matematikai egyenletek megoldása (Excel, MathCad, Maple, Mathematica, stb.) Szakterület specifikus modellek felépítése szimulációja -Mechanika - (merev tesd dinamika:SimPack, ADAMS, SimMechanics, stb. szilárdságtan: Ansys, Áramlástan: Fluent) -Elektrotechnika –(SimPowersystems) Alkalmazás specifikus szoftverek - Jármű – (CarMaker, CarSim, VI-Grade, rFactor pro, stb.) A mérnöki gondolkodásmód Hogyan válaszoljuk meg ezeket a kérdéseket? Birtokában vagyunk valamilyen tudásnak (tapasztalatunk alapján „érezzük”, tanulmányainkból tudjuk, stb.) Ez alapján „elképzelünk” definiálunk egy rendszert Létrehozunk egy modellt Számszerűsítjük, felírjuk az egyenleteket Más – más tárgyak a fenti folyamat más – más lépéseiben vannak segítségünkre

Szoftverek (Zhban rá lesz kérdezve erre a táblázatra) Excel, MathCad, stb. A teljes problémamegoldási folyamatban használhatóak, a matematikai egyenletek szintjére levezetett problémáknál, főleg egyszerűbb, un. statikus rendszereknél. A dinamikus rendszereknél adódó diffegyenletek meglodására kevésbé hatékonyak. Matlab/Simulink, LabView, stb. Alapvetően ezek is a matematikai egyeneletek szintjére bontott problémáknál segítenek, (DE! – toolboxok segítségével tudásuk már ennél meszebb mutathat.) Ezek azonban Dinamikus rendszereknél adódó differenciálegyenletek megoldására vannak szakosodva. Ezeket numerikus módszerekkel oldják meg. Maple, Mathematica, stb. Alapvetően ezek is a matematikai egyeneletek szintjére bontott problémáknál segítenek, ezek azonban dinamikus rendszereknél adódó differenciálegyenleteket a fentiekkel szemben főleg analitikus megoldásra törekednek. Ansys, Nastran, Femap, stb. Szilárdságtani problémák megoldására létrejött szoftverek. Ekkor általában egy rugalmas anyagú test terhelés hatására kialakulló deformációját, és mechanikai feszültségeloszlását keressük. (Manapság járulékos funkciók, pl.: merevtest dinamika) A munka során a szilárdságtani problémát leíró egyenleteket nem nekünk kell megalkotni, a programnak, csak a szilárdságtani modellt kell megadni. Fluent, Ansys, stb. Főként áramlástani szimuláiciókra alkalmasak. Azaz folyadékok gázok áramlásával kapcsolatos jelenségeket, áramlásba helyezett testekre ható erőhatásokat tudjuk segítségükkel vizsgálni. ) A munka során az egyenleteket nem nekünk kell megalkotni, csak az áramlástani modellt kell megadni ADAMS, SimPack, SimScape, stb. Merevtest dinamikai szimulációs környeztetek. Az ilyen merevtest dinamikai szimulációk során, egymáshoz kapcsolt, merevnek tekintett testek időbeli mozgását vizsgáljuk. Mechanikai modellt kell tudni definiálni, ezek alapján a „diffegyenletek felíródnak”. AVL Boost, GT-Power, stb. Belső égésű motor szimulációjára alkalmasak. Nem szükséges mechanikai, vagy áramlástani modellek felírása, plane nem kell egyenletek felírásával bajlódnunk. CarMaker, CarSim, stb. Hasonlóan az előzőhöz, csak itt teljes jármű mozgását tudjuk szimulálni. Catia, Solid Edge, CREO, stb. 3D térfogatmodellező szoftverek, alapvető céljuk hogy egyes alkatrészek geometriáját „megrajzolják” velük.

Példa Kérdések Melyek a mérnöki problémamegoldási folyamat általunk megismert lépései? (Kérdésfelvetés-I, Koncepcókutatás-h, üzleti tervkészítés-h, modellalkotás-I, rendszer definiálása-I, tesztek) A felsorolt szoftverek a mérnöki problémamegoldási folyamat mely lépéseiben nyújtanak segítséget? Simulink, Matlab, Ansys, Excel, CarMaker (“vaktérkép” ráhúzni) …Ua (Motorszimulációs szoftverek, Járműszimulációs programok, táblázatkezelő) Egy rugóból, lengéscsillapítóból, és tömegből, álló lengőrendszert mely szoftverrel érdemes modellezni? – Excel, SimPack, Adams, Mathcad, Catia, Ansys, CarMaker) kiválasztani, igen nem (nemtudja-de ezt nem éri meg) Egy egymás utáni behelyettesítésekből álló számítást, mely szoftverrel érdemes… ua. Egy szerkezet, térfogatmodelljének elkészítését… ua. Egy teljes jármű, tesztpályán végzett vizsgálatainak szimulácóját… ua. Egy fogaskerékhajtómű méretezéséhez szükséges egyszerű számításokat a … szoftverkörnyezetben érdemes elvégezni. (Matlab, Excel, MathCAD, stb.) A Simulink szoftverkörnyezet leginkább dinamikus rendszerek modellezésére alkalmas. (igaz) Az excel leginkább dinamikus rendszerek megoldására alkalmas programkörnyezet. (hamis) Az excel diffegyenletek megoldására kevésbé hatékony (igaz) Egy mechanizmus eltelt idő függvényében való mozgását leginkább az ún véges elemes szoftverekkel szokás szimulálni. (hamis) …ua. Un. merevtest dinamikai szoftverekkel szokás elvégezni. (igaz) Egy rugalmas test megadott terhelésre kialakuló deformációjának számítására az ún. Véges elemes programok a legalkalmasabak (i) …ua. Az excel a legalkalmaabb (h), az ADAMS a legalkalmasabb (h) Az alábbiak közül mely szoftverek alkalmasak leginkább a rendszerspecifikus problémák megoldására? (Motorszimulációs programok (i), Végeselemes programok, Járműszimulációs programok (i))

Párosítsa a szoftvereket a tulajdonságokkal Excel, MathCad főleg egyszerűbb, un. statikus rendszereknél Matlab/Simulink, LabView, stb. Főként numerikus diffegyenletmegoldásra alkalmasak Maple, Mathematica, stb. Főként analitikus diffegyenletmegoldásra alkalmasak Ansys, Nastran, Femap, stb. Szilárdságtani problémák megoldására létrejött szoftverek Fluent, Ansys, stb. Áramlástani szimuláiciók ADAMS, SimPack, SimScape, stb. Merevtest dinamikai szimulációk AVL Boost, GT-Power, stb. Belső égésű motor szimulációja CarMaker, CarSim, stb. Járműszimuláció Catia, Solid Edge, CREO, stb. 3D térfogatmodellező szoftverek.

Kérdések Excel, MathCad, Matlab/Simulink, LabView, stb a matematikai egyenletek szintjére levezetett problémáknál Fluent, Ansys, stb Ansys, Nastran, Femap, stb. . Már egyenletek felírása nem szükséges, szilárdsáágtani, áramlástani elvek alapján lehet bennük modelleket építeni ADAMS, SimPack, SimScape, stb. Merevtest dinamikai szimulációs környeztetek. AVL Boost, GT-Power, stb. Mechanikai, áramlástani modellek felírása nem szükséges, kimondottan belső égésű motor szimullációjára lakalmas szoftverek. CarMaker, CarSim, stb. Mechanikai, áramlástani modellek felírása nem szükséges, kimondottan egy teljes jármű szimullációjára lakalmas szoftverek.

Szoftverek Excel, MathCad, stb. Matlab/Simulink, LabView, stb. Simulink: http://www.mathworks.com/products/simulink/ LabView: http://www.ni.com/labview/ Maple, Mathematica, stb. Maple: http://www.maplesoft.com/products/maple/ Mathematica: http://www.wolfram.com/mathematica/ Ansys, Nastran, Femap, stb. Ansys: http://www.ansys.com/ Fluent, Ansys, stb. http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Fluid+Dynamics/Fluid+Dynamics+Products/ANSYS+Fluent ADAMS, SimPack, SimScape, stb. ADAMS: http://www.mscsoftware.com/product/adams SimPack: http://www.simpack.com/ AVL Boost, GT-Power, stb. AVL Boost: https://www.avl.com/web/ast/boost CarMaker, CarSim, stb. Car Maker: http://ipg.de/simulationsolutions/carmaker/ Catia, Creo, stb. CATIA: http://www.3ds.com/products-services/catia/welcome/