3DEXPERIENCE MODSIM改进飞机带运动模拟起落架

在这篇博客文章中，了解设计和仿真团队如何在飞机起落架开发过程中协作，确保在设计迭代过程中满足定义的标准。

每当我降落时，我总是意识到飞机起落架的重要性，它需要在从飞行过渡到跑道滑行时吸收飞机和乘客的重量。起落架的设计因需在收纳于起落架舱内时保持紧凑的同时，减少重量而更加复杂。在这篇博客文章中，我们将探讨设计和仿真团队在起落架开发过程中如何协作，以确保在设计迭代过程中满足既定标准。

飞机起落架系统

在许多公司中，设计和测试部门是分开的，依赖于它们之间的手动数据传输。设计师会不断更新设计以反映不断变化的需求，而测试部门可能会使用过时的设计数据进行分析。将最新设计转交测试部门通常是一个手工过程，需要将模拟工具的输入数据转换。这一过程耗时且容易出现人为错误。同样，仿真完成后，任何向设计部门反馈的反馈都会被人工完成，并在后续的设计更新中与版本控制分离。

为了缓解设计和仿真部门独立工作时产生的问题，通过让两个部门共同使用，3D体验平台实现单一的真实来源，减少设计更新后仿真工具手动更新数据的需求。这种建模与仿真的统一，就是我们所说的MODSIM（移动与模拟）。

MODSIM工艺应用于运动仿真。

利用MODSIM改进飞机起落架

让我们以一个例子来探讨如何实现这一点：起落架系统，这对于确保飞机在反复着陆、起飞和滑行时的安全至关重要。除了要坚固耐用以承受剧烈着陆外，起落架系统还必须紧凑轻便，以最大限度减少对飞机燃油效率的影响。在关键的爬升和下降机动中，起落架不能使飞机不稳定也非常重要。

在起落架开发的不同阶段，设计师必须评估设计中的若干关键方面。例如，起落架组件的各个部件是否相对于彼此运动得当，也就是说，机构的运动学是否准确？这些组件之间有冲突或干扰吗？起落架组件能装进飞机舱，还能安装软管和电缆布线吗？设计的任何修改会如何影响起落架系统的功能？所有这些问题以及更多问题，都可以通过我们在3DEXPERIENCE平台上易于使用且强大的运动模拟技术来解答。平台上可用的运动角色细节详见以下内容本博客.

飞机起落架机构

典型的工作流程是设计师为起落架的各个部件创建零件，并定义它们之间的连接/约束（在3DEXPERIENCE平台中称为工程连接），以建立装配运动学。然后，他们只需启动运动应用，自动生成包含代表不同组件及其连接的身体和关节的运动机制和仿真模型。

自动机制生成。

这种只需几次点击就能自动化设置运动机构/仿真的能力，与传统的将CAD/几何/设计数据导出到仿真环境，然后构建与设计缺乏关联的仿真模型的方法有显著不同。

一旦运动模拟模型建立，设计师就能使用强大且先进的运动专用功能。通过易用的在线运动学播放器，设计师可以通过滑块调整接头位置，确保其正确收放/伸展，和/或锁定支柱处于正确位置，验证起落架机构的运动学。

在线运动学播放器便于简单的机制验证。

运动应用允许运动分析员定义多个机构，因此在同一模型中，它们可能有一个驱动机构表示起落架的收回，而第二个机构则可能提供滑行动作所需的运动。此外，基于定义的机制，可以定义多个场景，并在设计更新后重新运行。

同一CAD上可以定义多种机制和运动分析。

设计师还可以使用先进的运动专用探针来确定组件之间的最小距离，或检查它们之间的碰撞/干扰。

显示起落架与舱门之间的最小距离。

设计者可以轻松生成并可视化单个或多个组件的扫掠体积。负责舱位和电缆布线的设计团队可以在平台上访问生成的扫频体积，因此他们可以通过平台的全运动范围清晰看到空间。

起落架系统在收回过程中产生的后掠体积。

这些特性可以指导关键的设计决策，例如

1. 部件间必要的间隙——起落架轮与舱门之间的间隙。

2. 飞机舱内电缆/软管布线的空间限制可通过起落架机构在全运动范围内所占总体积来确定。

如果最小距离或扫掠体积分析的输出不符合要求，设计者可以更新几何/设计，评估对最小距离/扫掠体积输出的影响。最棒的是，这项设计更新能够无缝传输到运动仿真模型，无需用户干预。因此，我们的统一建模与仿真（MODSIM）环境确保几何模型与仿真模型之间的关联性，从而能够快速评估设计与多个关键绩效指标（KPI）。

结合起落架建模与仿真过程的环境

关键是：运动仿真工程师/分析师可以在同一个环境中与设计师协作，访问相同的数据集来执行更高级的仿真。它们可以简单地在设计师创建的仿真模型基础上构建，加入高级套管表示或柔性元件，从而提高精度并实现更详细的分析。

起落架动力学仿真考虑灵活阻力保持。

通用模型的好处是避免了我过去遇到的情况：参加会议展示模拟分析结果，却发现使用了过时的数据。

此外，MODSIM环境允许工程流程的民主化。例如，如果设计师发现了改进飞机舱内起落架系统封装的潜在变更，他们可以通过模板化的细节仿真模型快速评估设计变更是否会影响起落架机构的动力学。

3DEXPERIENCE为CATIA与SIMULIA Technologies合作

更重要的是，3D体验提供了远超设计师与仿真专家之间合作的层次。其他利益相关者，如系统架构师和项目/投资组合经理，可以了解设计、分析和开发的各个阶段。随着项目推进，文件会创建新版本，这些变更需要在整个团队中传播，以确保每个人都能使用最新的数据。

正如这篇博客文章所示，MODSIM方法集成了完整的CATIA以及SIMULIA在3DEXPERIENCE平台上，技术组合以提供用于建模和仿真的通用用户界面和数据模型。

MODSIM带来多种优势，例如：

• 提升设计信心：通过将仿真融入设计流程，工程师能够准确预测起落架的运动学行为。通过多次迭代自动化设计探索空间，可以减少不确定性。

• 降低成本：MODSIM将成本提前到产品开发阶段，通过避免后期故障帮助降低整体成本。

• 缩短时间：重用模型、物理测试数据和积累的知识，加速并简化开发流程。

• 强大的协作：实时协作使全球团队成员能够相互利用知识和专业能力，从而更快地实现解决方案，减少复工。

• 单一来源数据：起落架设计师和分析师使用同一模型，从而避免CAD与CAE之间的转换和版本控制问题。

我们的3DEXPERIENCE平台提供了强大的解决方案，使所有项目数据能够存储在单一统一的真实数据源中。