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1、GT-DRIVE 培训教程GT-SUITECAE 解决方案解决方案本次培训的主要内容本次培训包括了下列五个专题：w 专题一：GT-DRIVE的总体介绍。w 专题二： GT-DRIVE的建模。w 专题三： GT-DRIVE的计算模式。w 专题四： GT-DRIVE的计算和后处理。w 专题五： GT-DRIVE的实际算例。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专题一：GT-DRIVE的总体介绍该专题为GT-DRIVE的基本介绍：w 软件的起源、背景。w 主要适用的车型。w 主要的应用范围。w 软件的操作方法。w 仿真计算的主要流程。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-DRIVE的起源、
2、背景w GT-DRIVE是GT-SUITE系列软件的重要组成部分。w GT-SUITE涵盖了发动机、驱动系统、冷却系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气机构等六个方面，是汽车厂和发动机制造公司理想的CAE工具。w GT-SUITE的亚太技术、销售中心设在本公司，软件的开发者是美国的Gamma Technologies公司。本公司的北京办事处将为中国的GT-SUITE用户提供及时、准确的技术支持。w 由于GT-SUITE软件使用方便、功能强大，因此在同类软件中居于领先地位，是一种几乎为工业界的标准软件。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-DRIVE适用的主要车型w 根据车的驱动方式分类：前
3、轮驱动、后轮驱动、四轮驱动等。w 根据车的用途分类：轿车、越野车、面包车、货车（可带挂车）等。w 根据变速箱分类：手动档、自动档、无级变速车。w 新概念车：内燃机-电动机混合动力车、燃料电池车、纯电动车等。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-DRIVE主要的应用w 车辆/发动机的性能匹配。w 循环工况模拟-燃油经济性和排放。w 发动机/传动控制系统仿真。w 发动机-变速箱-车辆动力性能。w 驱动系统的部件设计和配置。w 驱动系统的扭振、驾驶性能、制动性能、牵引能力。w 发动机台架实验。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-DRIVE的操作方法w GT-DRIVE是基于面向对象
4、技术编写的，与GT-SUITE的其它软件拥有相同的软件界面GT-ISE。w 从模型图的建立、运行，到数据的后处理，GT-DRIVE的操作都是在GT-ISE中进行，使用方法简便、高效。w GT-DRIVE的界面如下图所示，主要组成部分包括：菜单、按钮、窗口、建模区域、数据库、模块管理器等，与常见的Windows界面类似，符合大多数用户的操作习惯。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-DRIVE仿真计算的流程打开GT-ISE建立GT-DRIVE模型设置模型参数后处理运行计算结束车辆结构进入GT-DRIVEYNGT-SUITECAE 解决方案解决方案专
5、题二：GT-DRIVE的建模该专题主要内容包括：w 模型数据库的组织体系。w 模型的分类标准。w 模型所处状态的层次结构。w 模型参数的设置。w 运行参数的设置。GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型数据库的组织体系GT-DRIVE的模型数据库是用户建模的基础，根据物理模型的特点，数据库主要分为七大类：w Flow：与流动有关的模型，如管道、阀门等，同时还包括气体、燃油的特性数据等。w Mechanical：与机械结构有关的模型。这是GT-DRIVE使用频率最高的一类模型，如变速箱、车体等，还有多种金属的特性数据等。w Thermal：附加的一些热计算模型。如有限元热计算模型等。w El
6、ectrical：与电、磁有关的模型。如电动机、电池、电磁阀等。w Control：与控制系统有关的模型。如PID、传感器等。w Analysis：与数据分析有关的模型。如FFT、监视器等。w General：通用的模型。如各种循环工况的速度曲线，数据表等。GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型的分类标准在GT-DRIVE数据库的每一大类中，模型根据如下规则主要分为四类：w Component：基本模型。用于描述物理、化学现象的基本模型。w Compound：复合模型。由Component和Connection等组成的模型封装。GT-DRIVE将一些常见的复杂结构表示为一个模型，如变速箱
7、、车体、制动器等，节省了用户的建模时间。w Connection：连接模型。在GT-SUITE中规定任何Component和Compound之间都需要由Connection 连接。w Reference：参考模型。主要是计算模型和内置数据，如燃烧模型、材料的特性数据等。w 还有另外几个小类：Control/Analysis、Sensor/Actuator等。GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型所处状态的层次结构（1/2）模型在建模时是以不同的状态出现的，为了方便管理，主要为三层结构：w 模板（Template）：这是模型的原始状态，出现在数据库中，没有具体参数。w 实体（Object）
8、：有具体参数的模型，而且该模型用于管理一批类似结构的部件。w 部件（Part）：出现在建模区模型图上的模型，这是实际物理存在的模型，而不是概念。GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型所处状态的层次结构（2/2）模板实体1部件1实体2部件2部件3GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型参数的设置（1/2）GT-DRIVE有关参数设置的几个概念：w 具体数值。w “ign”：该参数忽略。w “def”：该参数使用GT-DRIVE的缺省值。w 普通变量：将变量名置于方括号中，如para，在“Case Setup”中输入具体的数值或引用参考模型等其它对象。w 指针变量：直接输入变量名，此时变
9、量名为绿色，此类变量直接指向参考模型等其它对象。GT-SUITECAE 解决方案解决方案模型参数的设置（2/2）GT-SUITECAE 解决方案解决方案运行参数的设置在运行GT-DRIVE计算前，还需在“Run Setup”进行运行参数的设置，主要包括：w “Case Legend”：算例的说明。w 计算模式：静态计算、运动学计算、动力学计算、专家模式等。w 仿真时间控制：计算持续期，以时间、距离、速度等作为结束计算的标志。w 时间步长：时间步长的最大值。w 输出参数：定义需要保存的输出参数。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专题三：GT-DRIVE的计算模式根据不同的仿真计算任务，同时
10、也为了方便用户的使用，提高工作效率，GT-DRIVE提供了四种计算模式：w 静态计算模式。w 运动学计算模式。w 动力学计算模式。w 专家模式。GT-SUITECAE 解决方案解决方案静态计算模式（1/2）w 该模式用于计算发动机-变速箱-车辆的整体特性，没有时间概念，没有基于时间的积分。w 运行速度很快。w 可以作为运动学或动力学计算模型的预处理计算部分。w 输出的结果是车速的函数，对应于发动机负荷。w 发动机的负荷大小可以由用户定义。w 可以输出变速箱各个档位下的结果。GT-SUITECAE 解决方案解决方案静态计算模式（2/2）可以得到下列主要的计算结果：w 发动机指定负荷下的牵引力。w
11、 零坡度情况下的加速度。w 恒定速度情况下的爬坡能力。w 定速巡航情况下的燃油消耗率。w 定坡度或定加速度情况下所需的牵引力。w 发动机指定负荷下的燃油油耗率。GT-SUITECAE 解决方案解决方案运动学计算模式（1/2）w 用户输入的是车辆速度曲线和路面情况。w 由速度曲线和路面情况计算得到路面传递给车辆的负荷。w 反向求解得到发动机/驱动系统的扭矩、转速等参数，以满足速度曲线。w 假定发动机能满足指定工况所需的转速和扭矩。w 发动机负荷自动调整，变速箱档位的切换可自动进行，也可以人工指定。GT-SUITECAE 解决方案解决方案运动学计算模式（2/2）可以得到下列主要的计算结果：w 在发
12、动机-负荷图上标出发动机工作点的位置和工作时间。w 预测非定常状态下的发动机扭矩、瞬态油耗和排放。w 发动机的瞬态功率、扭矩、油耗等。w 如果车辆性能不能满足所要求的循环工况，GT-DRIVE将自动修正循环工况曲线。GT-SUITECAE 解决方案解决方案动力学计算模式（1/2）w 根据用户输入的发动机油门位置、制动器动作等，求出车辆的动态反应，实际上就是由驾驶员的动作控制车辆的运动。w 与运动学计算模式不同，该模式采用的是正向计算方式，最后得到车辆的运行情况。w 如果模型是简化模型，则计算为两自由度模型；如果是详细模型，则计算为多自由度模型。w 变速箱可以是自动/手动形式，换档规律由用户指定
13、。GT-SUITECAE 解决方案解决方案动力学计算模式（2/2）可以得到下列主要的计算结果：w 驾驶方法对车辆性能的影响，如油门、离合器的不同使用等。w 从静止到指定速度的加速时间、位移等。w 车辆制动器的制动距离、时间等。w 驱动系统的各个部件在动态过程中的扭矩、转速等情况。w 可以输出相应过程的发动机功率、油耗等参数。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专家模式（1/5）w 基本使用方法是：用户提出问题，GT-DRIVE自动完成运行前的设置，用户干预很少，即为“问题-回答”模式。w GT-DRIVE制作了问题模板，用户只要在模板中填入问题的参数即可。w 该模式的问题模板分为静态、运动
14、学、动力学三种模式所对应的问题。w 车辆驱动系统需要回答的常见问题基本上都已经在专家系统中了，如果问题比较特殊，那么用户可以用前三种模式单独计算。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专家模式（2/5）可以得到下列主要的计算结果：w 指定发动机转速和负荷时的功率、扭矩、平均有效压力、燃油消耗率、排放。w 指定发动机负荷时最大扭矩点的车辆速度、牵引力、发动机性能、恒速爬坡能力、加速度。w 指定发动机负荷时最大功率点的车辆速度、牵引力、发动机性能、恒速爬坡能力、加速度。w 指定车速、油门位置和档位时，发动机的转速、功率、扭矩、牵引力、加速度、恒速爬坡能力。GT-SUITECAE 解决方案解决方案
15、专家模式（3/5）w 指定车速和油门位置时，发动机的转速、功率、扭矩、牵引力、加速度、恒速爬坡能力，档位由变速箱的切换策略自动选择。w 指定发动机转速、油门位置和档位时，发动机的转速、功率、扭矩、牵引力、加速度、恒速爬坡能力。w 指定发动机转速和档位时的车速。w 指定发动机转速时的车速，档位由变速箱控制策略自动选择。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专家模式（4/5）w 指定档位时的最大车速，以及限制最大车速的因素。w 指定车速和发动机负荷时的燃油经济性。w 恒速行驶时的燃油经济性。w 指定车速时所需的驱动力。w 指定加速度/坡度时的最大车速。w 循环工况情况下车辆的燃油经济性。w 循环
16、工况情况下车辆的排放。GT-SUITECAE 解决方案解决方案专家模式（5/5）w 指定时间、油门位置、变速箱控制策略时的车辆零初速加速过程，车速、车辆位移情况。w 指定终速、油门位置、变速箱控制策略时的车辆零初速加速过程，加速时间、车辆位移情况。w 指定车辆位移、油门位置、变速箱控制策略时的零初速冲刺过程，时间、车速情况。w 指定档位和油门位置时的中途加速过程。w 指定车速时，空挡、零油门滑行过程。w 指定车速和档位时，零油门滑行过程。GT-SUITECAE 解决方案解决方案计算模式与模型图的关系w 计算模型图主要分为： 简化模型图、详细模型图。w 简化模型图：整个驱动系统基本上由一个“Vehicle”模型表示，适用于典型的驱动系统， 此外还包括发动机（动力源）等部件。w 详细模型图：将驱动系统中的各个部件分别建模，可以详细研究部件的特性。w 简化模型图可以使用的计算模式：静态、运动学、动力学和专家模式。w 详细模型图可以使用的计算模式：静态、动力学。GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-SUITECAE 解决方案解决方案GT-SUITECAE 解决方案解决方案专题四：GT-
