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數值虛擬設計分析

 產品設計時最大的疑問是:目前的設計是否符合目標? 為了進行驗證,傳統上工程師會準備許多測試樣品,透過測試驗證設計成效。隨著電腦技術日新月異,許多驗證的工作已經可以交由電腦來進行模擬,並藉此減少測試樣本的需求,達成降低開發成本的目標。然而這也產生了新的問題:要如何建構足以完整模擬產品運作的分析模型? 這是現在許多分析工程師努力的目標。

 

    山衛科技提供以系統分析與多物理耦合分析的整合分析平台,藉由系統分析模擬控制系統與驅動器等產品系統的動態反應,而多物理耦合分析則提供機構運動分析,以及結構受力、變形、振動、疲勞與聲學分析,一次性的針對產品的品質與可靠度進行分析模擬。同時透過1D + 3D分析,將系統分析與多體動力學分析整合,將系統動態反應與結構動態行為同時納入分析中,分析結果可提供精密控制參數的設定,讓產品出廠時就能有最佳的品質與客靠度。隨著環保意識抬頭,我們也提供產品生命週期平古與回收規畫,協助您在設計階段就能為環保盡一分心力。

藉由CAE分析模擬產品整體性能表現

 想像您今天在設計一輛汽車、一架飛機、甚至只是一般家電,這些產品都是由機械、液/氣壓、電子與控制等數種不同系統所構成,在處理一個複雜的系統時,與其藉由三維分析將每個細節都做透徹的解析,您是否更需要能快速的先對產品設計進行性能評估?此時您需要做一維系統分析。一維系統分析是對於各系統元件整體的動態行為做模擬,雖然它不會處理如三維空間中的應力、壓力、變形量分佈問題,但是它可模擬系統元件對於輸入指令所做出的輸出反應與變化,因此它很適合做整體系統性能的快速分析,協助您在設計初期決定設計方向,並在過程中找出最佳之控制策略與設計參數。藉由山衛科技所提供之LMS AMEsim與LMS Virtual.Lab,將能協助您建構完整的分析模型,對新產品的性能、品質與可靠度做設計與預測。

利用LMS Imagine.Lab AMEsim建構的電動車初步評估模型,所有元件都是直接由元件資料庫中選取。

控制指令 vs. 電動車實際車速與馬達扭矩變化

 

 

傳動系統效能分析

    汽車傳動系統包含了由引擎、變速箱、離合器、懸吊、輪胎等機械元件,這些元件之間的彼此交互作用,會影響它們對控制器指令的反應。在真實的汽車系統中,我們也會需要考慮路面的影響,同時曲柄軸等機械零件的剛性也會影響傳動系統的反應,這些最終都會影響到傳動系統的效能,以及車輛的操作與舒適性。為了在設計初期確定設計方向,山衛科技利用一維系統分析來做車輛傳動系統的動態反應模擬,透過考慮引擎運轉週期、變速箱控制、離合器控制、機件的摩擦與輪胎與路面的互動,我們可以協助評估車輛在行車過程中的操控性、能量消耗與車內的舒適度。特別是引擎也透過懸吊與車架聯結,在換檔的過程中可能會造成5 – 20 Hz的振動,這會成為影響舒適性的重要因素。透過一維系統分析,我們能做車體振動、加速性與各機械元件的能量消耗等分析,讓您所設計的汽車能同時兼顧性能與舒適度,讓您的公司晉身為一流車廠!

車輛在換檔時的加速度變化模擬

車體在換檔時的振動模擬

 

 

全車能源管理(VEM)分析

    隨著能源價格上昇與環保意識抬頭,各國政府紛紛制定針對汽車油耗相關的法規限制與補助獎勵,因此對於油耗低的新車來說,相對上會更具市場競爭力。然而油耗與車輛本身的機械特性與操作條件有相當大的關聯,因此需要在新車設計初期透過一維系統分析來規劃各系統的規格與設定操作條件,進而找出對整車能源管理最佳之系統設計與控制策略,達到節能的目標。山衛科技的一維系統分析技術能協助您針對傳動系統、冷卻系統與空調系統等做整體的效能的評估,藉由LMS Imagine.Lab AMEsim,我們可以找出讓整車系統最節能的系統參數設定與控制策略。針對近來較流行的混合動力車與電動車系統,我們也能評估熱量對馬達與電池效能的影響,進而對新車設計進行評估與設計修改;同時也能預測車輛在新設計下的性能,甚至是廢氣排放量。

 車艙溫度變化(有空調)

不同背景溫度下之空調壓縮機運轉變化

電池在不同背景溫度下的放電效率

隨著市場對於產品功能與性能的要求,對於產品分析所需考慮的項目也逐漸增加。面對複雜的產品分析問題,山衛科技將品值與可靠度相關分析項目分為NVH、聲學、運動、疲勞、熱流五大項,並提供完整的分析方案,協助您在產品設計階段進行設計與評估,提升新產品的品質、可靠度與競爭力,進而達成產業升級。

 

NVH與聲場分析模擬

    隨著現代人對生活品質的要求提升,對產品的NVH性能的要求也一直增加。由於觸覺與聽覺是人類常用的感之方法,因此如汽車座艙的振動、引擎浪聲、電腦冷卻風扇的聲音都是成為消費者評價產品品質的重要指標。山衛科技的工程服務部門可協助您進行振動與聲學的測試與分析,並進而協助您分析產品NVH特性,同時找出振動與噪音問題的來源。

    在振動與噪音問題上,我們透過貢獻度分析,讓您能找產品中對振動與噪音的因素,再藉由多物理測量與分析技術,找出振動與噪音問題的來源,協助您做設計改善或是抑制的工作。我們同時提供相關性分析的技術,讓您能建立能預測測試實體反應的分析模型,進而達成最佳化設計的目標。若您對於結構設計缺乏方向,我們提供以拓樸(topology)的方法做結構最佳化設計的技術,讓您能對產品的NVH性能做最佳化的設計。

結構模態分析

工具機聲學分析

 

機械運動分析

    機械結構的動態負載條件與邊界條件,一直是在機構分析上的挑戰。山衛科技以LMS Virtual.Lab Motion做為機械動態負載分析的方案,在我們的機械運動分析中,不僅能模擬機構在運動過程中所承受的負載與聯結點(joint)處的邊界條件,同時也能直接採用所獲得的負載與邊界條件用來計算機械結構中的動態應力變化與振動變形,這些資訊對於機械的精密度與結構疲勞而言是重要的資訊,讓您能更精確的預測產品品質與可靠度。

    我們在運動分析中可納入1D + 3D分析,透過系統分析(1D)模擬控制系統與驅動器系統的動態反應,再以運動分析(3D)將結構振動問題納入分析,如此將能提供更精確與完整的產品系統模型,提供精準的控制方法設計與產品改良方向,讓您的產品達成更高品質與可靠度,提升品牌形象與競爭力。

變速箱齒輪負載分析

鍛造機機構動態接觸應力分析

 

機械疲勞分析

    產品結構因為長期承受動態負載,例如週期性受力或是振動,即使負載並未達到降伏應力,最終仍將導致結構發生破壞,這就是所謂的疲勞破壞問題,這在機械結構上是常見的問題。山衛科技提供以運動分析與振動分析做為結構動態負載模擬的方法,獲得貼近真實的負載與邊界條件,再以Minor’s rule做為疲勞破壞預測的方法,讓您能在產品設計階段就先將疲勞破壞問題納入考慮,提升產品可靠度與規畫後續維護的策略,讓您的客戶對您的產品與服務更滿意。

結構疲勞壽命分析

 

熱流設計模擬

    您對於現有CFD方法無法直接對整個風扇做分析感到挫折嗎?您對於隙縫間的流場問題分析感到困擾嗎?您先有的分析方法難已處理流固耦合分析嗎?山衛科技的CFD分析技術可以快速提供您上述問題的分析結果,分析過程中不僅可考慮整個結構體,例如車體、風扇等對流場的影響,同時對於狹小縫隙中的流場變化,也能輕鬆做分析。山衛科技利用FlowVision的尤拉網格與動態子網格細化技術,讓動態結構與流場互動的分析過程中不必做大量的網格細化,因為網格只需在結構周邊邊界做細化即可;同時尤拉網格在結構位移時不會變形,減少不收斂的問題,因此可快速進行流場分析。針對流故耦合問題,FlowVision也可與Abaqus直接做資料交流,直接進行流固耦合分析,讓您獲得精確的流場與結構變化分析結果。

動態子網格細化

暫態速度場

 

風機結構與風場模擬

    針對風場分析,山衛科技的CFD分析技術可直接模擬單一風力發電機的流場,與數個風力發電機的流場互動模擬,幫您找出最佳之風力發電機設置距離與方式。同時透過流固耦合分析,我們可模擬風扇結構變形與動態負載,進而模擬扇葉結構的疲勞破壞、風力發電機的發電量以及機構與支架結構的疲勞破壞問題。山衛科技希望透過提供完整的風力發電機分析技術,協助台灣發展再生能源,為保護地球環境盡一份心力。

兩部風力發電機運轉時的流場互動

葉片聯結結構疲勞分析

永續環境評估分析

 

產品生命週期評估LCA

生命週期評估(Life cycle assessment,LCA)是一項環境管理工具,而生命週期是指某一產品從取得原材料,經生產、使用直至廢棄的整個過程,即從搖籃到墳墓的過程。按ISO14040的定義,生命周期評估是用於評估與產品相關的環境因素和潛在影響的方法,它是通過記錄投入與產出的存量記錄,評估潛在環境影響,並根據生命週期評估研究結果解釋存量記錄與環境影響的關係。

 

廢棄車輛回收指令ELV

廢棄車輛回收指令(End-of-Life Vehicle)即依據ELV(2000/53/EC)規範,而目的在於增加車輛零件的再使用率與材質再生率,以減少廢棄車輛對環境的衝擊。此一指令將鼓勵整車和零組件製造商在設計產品時,考慮到再利用和回收效率。其中還限制使用鉛、汞、鎘、鉻 (VI) 等特定物質,以及在某些情形下溴化阻燃劑的使用,如多溴聯苯醚(PBDE)和多溴聯苯(PBB)。山衛應用最新技術進行高靈敏度手持式金屬分析檢測,即便是微量物質也可以檢測到。檢測數據可依國際材料資料庫系統 (IMDS)、中國汽車材料資料庫系統 (CAMDS) 或其他報告格式,匯入物件資料管理資料庫以便快速完成廢棄車輛回收報告。

XRF 手持/移動式元素分析儀