2.1 AVL-EXCITE仿真软件源'自^优尔;文,论`文'网]www.youerw.com

2.1.1 AVL-EXCITE仿真软件的简介和应用

80年代初，就出现一些通用多体软件可以对发动机系统进行分析和计算。随着动力单元振动和噪声计算技术的不断提高，需要有一种非常逼真的仿真器，于是Excite软件因运而生了。曲轴系的所有运动件的动力学都可以用这一专门的模拟技术软件来进行建模。

.   EXCITE 曲轴动力求解主要用于:

① 弯扭耦合振动

②在发动机整个循环中，基于EXCITE 结果，进行有限元应力分析

③飞轮运动(单质量、双质量飞轮、力矩转换器、挠性板)

④用 EXCITE 积分工具(今后可选)的疲劳分析

⑤用于结构化模型的力矩和截面力

2.1.2  AVL-EXCITE仿真软件的计算方法

仿真基本概念是：将非线性机械系统划分成线弹性子系统，在这些子系统之间仅存在非线性连接。模型中线弹性体通过高度的非线性连接来相互作用的，并考虑到惯性项，连接体和外部载荷。通过EXCITE与有限元求解器接口来传递数据。计算在时域中进行，由整个模型的非线性特征而使用隐式积分法求解。

2.1.3  AVL-EXCITE仿真软件的功能及特点

     1.压缩曲轴的模型：

用商用有限元软件进行静态/动态压缩，获得实体曲轴的有限元压缩模型。可使用所有常规的单元类型。在分析整个曲轴的强度计算过程中，划分足够多密度网格的有限元模型。

2. 压缩的结构化模型：

在“质量-单元”曲轴结构模型中，质量点是由弹性单元相互连接的，所以用系统质量和刚度矩阵来定义。与简单的梁-质量模型相比，曲柄臂等复杂部位的单元刚度矩阵是常规矩阵,因此结构化模型与压缩模型具有相同样子的精度,适应于所有现代类型的曲轴设计中。与实体的有限元压缩模型相比，结构化模型在动力学仿真中有更高的运算效率，需要较低的工作量和硬件要求等优点。进行强度分析，必须要在详细网格划分后的子模型上进行计算，但是仅仅计算的是有最高载荷的位置。基于结构化动力学模型得到的内部力和力矩，最高载荷部位可由圆角处应力和安全系数来确定.

2.2 多体动力学模型

2.2.1多体动力学模型仿真软件建立的目的

Excite是一款由奥地利李斯特内燃机及测试设备公司（AVL）开发的动力学仿真软件。随着动力单元振动和噪声计算技术的不断提高，需要有一种逼真的仿真器，Excite软件就是专门准对这些应用开发的。大量计算结果与实验结果的对比显示用EXCITE对内燃机动力学和噪声进行计算结果，这些计算结果与实际值非常近。

2.2.2多体动力学模型的内容

发动机曲轴轴系的多体动力学仿真模型，主要包括曲轴、活塞、连杆、等组件及各组件间的连接副。

在建模和仿真的过程中通过数据进行实体建模，然后进行有限元的分析，以及最后进行仿真等。对于发动机的仿真分析，需考虑其全局运动和局部变形的相互之间的影响。裂缝和缝隙对总体的影响，是用一个合适的模型来模拟使用的，而不需要调整他们的参数。这些要求是特别是模拟发动机的轴，气压和力的质量，同时有一个全局的旋转运动和振动。

2.2.3建立多体动力学模型的步骤

1. 分析原结构的力学工作原理，确定仿真方案；

2. 预处理：建立有限元模型，定义节点的主自由度，进行有限元模型的缩减；

3. 定义体单元和连接单元，

4. 输入发动机的轴系参数、外加载荷及工况等；