SIMPACK Kinematics and Dynamics SIMPACK için ana modüldür. Eşsiz SIMPACK çözücüsü ve arayüzleri bu modül içinde bulunmaktadır. Diğer bütün modüller ve arayüzler SIMPACK Kinematics and Dynamics modülünün üzerine eklenebilmektedir.

Kabiliyetler

• SIMPACK ana modülü
• 3 boyutlu görsel model oluşturma
• SIMPACK çözücüsü (time domain)
• Eigen value (öz değer) çözücüsü
• Animasyon ve grafik araçları
• Bağ, yay, damper gibi elemanların yer aldığı kütüphaneler.
• Database oluşturma ve kullanımı

SIMPACK Kinematics and Dynamics modülü üç parçadan oluşmaktadır.

1. Preprocessor – Ön İşlemci

Yeni SIMPACK kullanıcıları için kolay model oluşturma ve ileri düzey kullanıcılar için eksiksiz modelleme imkanı sunmaktadır.

Kapsamlı modelleme kütüphanesi kullanıcıyı model oluşturmak için desteklemektedir. Tüm bağ tipleri, kuvvet elemanları veya eksen takımları model içinde kolayca oluşturulabilmektedir. Mouse kullanımı kullanıcıya üç boyutlu model ile etkileşimli çalışma imkanı sağlamaktadır. Bunlar sadece modelleme zamanını kısaltmakla kalmamaktadır aynı zamanda modelleme hatalarını da azaltmaktadır.

3 boyutlu model SIMPACK içinde oluşturulabileceği gibi CAD programlarından da import edilerek oluşturulabilmektedir.

Çözümlerin 3 boyutlu animasyonları kolaylıkla oluşturulabilmektedir. SIMPACK ortamında modellenen herhangi bir mekanizma veya model FORTRAN veya C kodu olarak export edilebilmektedir. Bu sayede SIMPACK modelleri başka simülasyon ortamlarında kullanılabilmektedir ve SIMPACK modellerini gerçek zamanlı uygulamalarda ve hardware in the loop (HIL) uygulamalarına uygun hale getirmektedir.

2. Solver – Çözücü

Multi-body modeli ön işlemci vasıtasıyla oluşturulduktan sonra cözücü otomatik olarak hareket denklemlerini yaratabilmektedir.

SIMPACK çözücüsü tarafından hareket denklemleri eşsiz algoritmalar sayesinde oluşturulmaktadır. Multi-body modelinin serbestlik derecesi arttıkça çözüm süresi de artmaktadır. SIMPACK serbestlik derecesi minimum olacak şekilde model oluşturmaktadır.

Bu sayede ve yüksek performanslı integrasyon metodları ile hesaplama zamanı kısaltılmaktadır ve sayısız bechmark çalışması ile belirlenmiştir. Dikkatli seçilmiş başlangıç parametreleri güvenli ve efektif bir integrasyon ve çözüm sağlamaktadır.

Aynı zamanda SIMPACK ileri düzey kullanıcılar için karmaşık sistemlerin çözümü için çözücü parametrelerini değiştirme imkanı sunmaktadır.

SIMPACK çözücüsünün bir diğer özelliği de güvenilirlik ve istikrardır. Araç tekerleklerinin yol ile temasının kesilip tekrar oluşması gibi zorlu kontak problemlerinin çözümü kolaylıkla yapılabilmektedir.

Zamana bağlı çözücünün yanı sıra SIMPACK içinde statik denge çözücüsü de mevcuttur ve bu sayede modeller için ön yük hesabı yapabilmektedir. Çözücü aynı zamanda öz değer analizi yapabilmektedir bununla birlikte ilave frekans bazlı hesaplamalar (zorlanmış titreşimler gibi) SIMPACK NVH modülü ile çözülebilmektedir.

3. Postprocessor – Son İşlemci

3 boyutlu modellerin SIMPACK ortamında zaman bazında veya öz değer sonuçlarına göre animasyonu kolayca yapılabilmektedir. Animasyonlar sabit veya hareketli kameralar sayesinde detaylı olarak incelenebilmektedir. Bununla beraber SIMPACK bu animasyonların video dosyalarını oluşturabilmektedir.

Modelleme hatalarının bulunması için gerekli olan büyük zaman SIMPACK detaylı animasyonları ile azaltılabilmektedir.

Animasyonlara ilave olarak kullanıcılar dinamik veya kinematik davranışlara ait değer grafikleri oluşturabilmektedir ve bu sonuçlar ascii dosyları olarak export edilebilmektedir.

Zaman bazında veya frekans bazında çözümleri SIMPACK grafik templateleri, eğri import edebilme ve üst üste eğri görüntüleme özellikleri ile hızlı ve etkili veri karşılaştır. İlave sensörler eklemek yeni integrasyon çözümü yapmayı gerektirmez.

Grafikleri çizilen datalar SIMPACK kütüphanelerindeki filtreler ile analiz edilebilir veya eğriler kendi arasında matematik işlemlerine tabi tutulabilir.

SIMPACK Automotive, mekanik ve elektronik taşıt bileşenlerinin ve taşıt modellerinin kolay, hızlı, ayrıntılı ve güvenilir bir şekilde oluşturulmasına ve analizlerinin yapılmasına olanak veren bir eklenti modülüdür.

SIMPACK Automotive ile detaylı altsistem ve taşıt modellerinin kurulması ve bunların analizleri için gerekli otomotive özel bir çok MBS (multi-body simülasyonu) modelleme elemanı kullanılabilmektedir. Bunun yanı sıra SIMPACK Automotive, hızlı ve kolay model kurulumunu sağlayan önceden tanımlanmış, parametrik ve özelleştirilmiş bir model veritabanına sahiptir. Böylece standart analiz senaryolarının yürütülmesi, tanımlı ve otomatikleştirilmiş komutlar ile gerçekleştirilebilmektedir. SIMPACK’in açık modelleme yapısı sayesinde ve uygulamanın amacına bağlı olarak, analizin kapsamı ve detayı genişletilebilmekte ve tüm diğer SIMPACK eklenti modülleri ile (örnek olarak TM-Easy, TNO-SWIFT, F-Tire, Flexible Bodies, NVH, Elastomer, User, Control (SIL), Code Export (HIL)) birlikte çalışabilmektedir. Tüm SIMPACK modelleri birbiri ile kendi aralarında uyumludur.

Uygulamalar

• Süspansiyon tasarımı (kinematik ve elastokinematik)
• Sanal bileşen testleri
• Yol tutuş ve sürüş dinamiği
• Motor ve güç aktarma organları titreşimi
• Sürüş, gürültü ve titreşim (NVH)
• Dinamik yük ve dayanımın belirlenmesi
• Akustik
• Software in the loop (SIL)
• Model in the loop (MIL)
• Gerçek-zamanlı modeller / Hardware in the loop (HIL)
• Uzman olmayan kullanıcılar için özelleştirilmiş model yaratımı

Avantajlar

• Serbestçe belirlenebilen model detay seviyesi (basit modellerden başlayarak detaylı yol tutuş ve sürüş modellerine ve hatta gerçek-zamanlı SIL, MIL ve HIL testleri için oluşturulmuş, parametre veritabanına bağlı modellere kadar)
• Günümüz MBS tekniklerinin sınırlarını zorlayan özel modelleme elemanları ve prosesler.
• Standart sanal analiz senaryolarının otomatikleştirilmesi ve özelleştirilmesi
• Ürün geliştirme sürecinin en başlarında elde edilen sanal prototipler (statik ve dinamik davranışların belirlenmesi, yük verilerinin elde edilmesi, kontrol sistemlerinin tasarımı ve doğrulaması…)
• Her türlü değişkene ait hızlı, etkili ve kararlı analizler
• Geliştirme sürecinin her aşamasında tasarım parametrelerinin optimizasyonu
• Geliştirme süresini kısaltır
• Ürün kalitesini geliştirmeye yardımcı olur
• Pahalı prototiplere ve testlere olan ihtiyacı en aza indirir

Kabiliyetler

• Önceden tanımlanmış, parametrik ve özelleştirilmiş Otomotiv model veritabanı
• Kapsamlı ölçüm kanalı listesi ile süspansiyon (elasto-)kinematik sensör elemanı
• Genel amaçlı nonlineer burç elemanı
• Taşıtlar için aerodinamik kuvvet elemanı
• Air-spring elemanı
• Genel tabloya dayalı modelleme (örneğin, değişken sönüm karakteristikleri, motor tork tablosu, power steering,.. )
• Pek çok parametre seçeneği ile yol-pist tanımlaması
• Yol üzerinde engel tanımlaması
• Ölçülmüş veri veya bir PSD verisi vasıtasıyla yol yüzeyi tanımlaması ve testrig simülasyonları
• Taşıtlar için başlangıç koşulları tanımlanması
• SIMPACK Automotive yol tutuş lastikleri modelleme
• Kullanıcı için lastik arayüzü (STI)
• Taşıt hareket sensör elemanı
• Kapalı çevrim manevralar için taşıt sürücü kontrolcüsü

SIMPACK Rail, demiryolu sistemi dinamikleri için simülasyon teknolojileri alanında eşsiz ve üstün bir Bilgisayar Destekli Mühendislik ortamı sunan eklenti modülüdür.

SIMPACK Rail, her türlü raylı taşıt veya mekanizmanın (hafif metrodan, yüksek hızlı trenlere, roller-coaster’lardan malzeme taşıma sistemlerine kadar) simülasyonuna olanak vermektedir. Dünya çapındaki ana üreticiler ve operatörler günlük işlerinde SIMPACK Rail’i kullanmaktadırlar. Pek çok ülkedeki tüm modern raylı taşıtlar SIMPACK Rail ile tasarlanmaktadır.

SIMPACK Rail, her tür sanal demiryolu modelinin oluşturulmasında kullanımı kolay bir kullanıcı arayüzü sunmaktadır. Otomatik olarak yaratılan tekerlek ve raylardan başlayarak, kullanıcı, tam bir taşıtı model-içinde-model tekniği ile, tam parametrik ve eşsiz tekrar kullanılabilir veritabanları ile hızlı bir şekilde kurabilmektedir. Buna ek olarak, SIMPACK Rail tüm diğer SIMPACK modülleri ile tam uyumludur. Kullanıcılar diğer mühendislik dallarında meydana gelen gelişmelerden yararlanabilmektedirler.

SIMPACK’teki bir demiryolu modeli, ray üzerinde tekerlekleri ile hareket eden herhangibir mekanizma olabilir. Bunun yanısıra raylı taşıtların modellemesi ve simülasyonu için hazırlanmış birçok özel eleman mevcuttur.

SIMPACK’in hızlı, detaylı ve güvenilir çözücüsü SODASRT 2.0 kısa sürede doğru çözüme ulaşmanızı sağlar. Fiziksel ölçümlere ait sonuçlar ve gerçekte ölçülemeyecek pekçok veri SIMPACK’in benzersiz ve kullanıcı dostu art-işlemci ortamında elde edilebilmektedir.

SIMPACK Rail’in Uygulamaları

• Homologasyon, test ve doğrulama
• Dönüş davranışı, raylardaki ve tekerleklerdeki kuvvetler
• Yolcu konforu
• Raydan çıkma analizleri (Derayman)
• Yol alma kararlılığı ve kritik hızlar
• Güç aktarma organları
• Yorulma ve dayanım
• Makas değiştirme
• Profil aşınmaları
• Yan rüzgarlar, depremler, çarpışmalar, pantograf ve daha fazlası…
• Boji tasarımı

Modelleme Elemanları

• Tekerlek setleri, bağımsız tekerlekler, tek tekerlekler,
• Helisel yaylar, air-spring’ler, anti-roll çubukları, vites kutusu-şanzımanlar
• Esnek bağlantılı damperler, anti-yaw damperleri, sürtünme damperleri
• Histeresis ve elastik-plastik davranışlı çarpışma sönümleyiciler
• Kuvvet / tork kontrollü hız profilleri veya reonomik sürüş

Simülasyon Amaçları

• Tolerans kontrollü gelişmiş entegratör ile hızlı, doğru ve güvenilir zaman-tanım bölgesi entegrasyonu
• Frekans bazında güçlü doğrusal hesaplamalar (eigenmode, root loci, doğrusal kritik hız, SIMPACK NVH için arayüz)
• SIMPACK VTL ile veya batch modunda otomatik seri hesaplamalar

Son-İşlem

• Ray ve tekerlek kuvvetlerine ait çıkışlar, contact patch alanı ve şekli, çekiş kuvvetleri ve daha fazlası (tekerlek başına 60 kanaldan fazla)
• Standartlarda yer alan frekans ve istatistiksel filtreler (yüksek-, alçak-, bant-geçiren filtreler vb.)
• Yolcu konfor filtreleri (prEN 12299, Sperling, LD-value, ISO 2631)

Demiryolu

• Parametrik giriş ve dosya içerisinden demiryolu planı oluşturma
• Ölçülmüş, stokastik ve analitik demiryolu düzensizlikleri
• Esnek demiryolu tabanları

Ray-Tekerlek Kontağı

• Mevcut profil geometrisi ve malzeme verisine bağlı olarak hızlı ve doğru contact patch konumlandırması
• Tekerlek başına sayıca sınırsız contact patch
• Hertzian teorisine dayalı normal kuvvetler
• Creep force yöntemleri (Kalker’in FASTSIM, Polach, kullanıcı kodları ve daha fazlası)
• Değişken sürtünme, tekerlek dairesellik bozuklukları
• Roller rig
• Kullanıcı-tanımlı veya otomatik kontak geometrisi quasi-lineerleştirilmesi

SIMPACK Engine mekanik motor bileşenlerinin ve tüm motor modellerinin oluşturulması ve analizi için kullanabileceğiniz kolay, hızlı, doğru, detaylı ve güvenilir bir eklenti modülüdür.

SIMPACK Engine ile ayrıntılı motor bileşeni modellerinin oluşturulması, tüm motor analizleri ve buna bağlı analiz senaryoları için birçok özelleşmiş motor MBS modelleme elemanı kullanılabilmektedir. Bunlara ek olarak, SIMPACK Engine, hızlı ve kolay model kurulumuna yardımcı olan önceden tanımlanmış, parametrik ve özelleştirilebilir bir model veritabanı (altsistemler) sunmaktadır. Aynı zamanda bu özellik, standart analiz senaryolarının tanımlanmasına ve otomatik olarak yürütülmesine olanak vermektedir. SIMPACK’in açık modelleme yapısının bir sonucu ve uygulama amacına bağlı olarak, analizlerin kapsamı ve hassasiyeti sınırsız bir şekilde arttırılabilmekte ve diğer tüm SIMPACK eklenti modülleri ile birlikte çalışabilmektedir. Tüm SIMPACK modelleri birbiri ile uyum içerisinde kullanılabilmektedir.

Bir Alman otomotiv OEM firması ile birlikte yürütülen SIMPACK Engine’in geliştirme sürecinde, pekçok yeni ayrıntılı modelleme elemanı ve analiz prosesleri oluşturulmuş ve doğrulanmıştır. Bunlarına yanısıra SIMPACK’in bağıl koordinat algoritması ve çözücü kabiliyetleri özellikle motor uygulamaları için uyarlanmış ve optimize edilmiştir. Bu sayede hem tek-başına motor bileşen modelleri ve özellikle de yüksek detay seviyesindeki tam motor modellerinde etkileyici hesaplama performansları ve sonuç hassasiyetine ulaşılmıştır.

SIMPACK NVH, SIMPACK içerisinde titreşim analizlerinin yürütülmesine olanak veren araçları içermektedir. NVH modülü ile, karmaşık modeller doğrusallaştırılıp, frekans bazında analitik olarak çözülebilir, böylece işlemci zamanından büyük ölçüde tasarruf sağlar. Alternatif olarak, nonlineer modellerin zaman-tanım bölgesinde farklı NVH yöntemleri ile iteratif olarak çözümü de mümkündür. Zaman ve frekans tanım bölgesinde elde edilen sonuçlar seçilen yöntemin uygunluğunu belirlemek amacıyla kolaylıkla karşılaştırılabilir.

Genel Kabiliyetler

• Frekans cevabı
• Doğrusal sistem cevabı
• Spektral Analizler
• Covariance Analizleri
• Frekans tanım bölgesindeki stokastik zorlamaların zaman tanım bölgesine dönüştürülmesi
• Doğrusallaştırılmış kinematik
• Nonlineer frekans geçişi

SIMPACK Linear Stochastic Analysis, stokastik zorlamaların MBS (Çoklu gövde simülasyonu) üzerindeki etkilerinin incelenmesinde kullanılmaktadır. Bu modül içerisinde, dört farklı hesaplama modu sunulmaktadır. Hepsi de doğrusallaştırılmış diferansiyel hareket denklemlerini kullanmaktadır.

Böylece hesaplama sürelerinde azalması ve doğrusal denklemlerinin avantajlarından faydalanılmış olur. SIMPACK NVH’in daha ileri kabiliyetleri arasında zaman-tanım bölgesi çözücüsü için sembolik hızlandırıcı ve doğrusallaştırılmış sistemlerin zaman entegrasyonu gibi özel seçenekler bulunmaktadır. Bu şekilde düşük genlikli yüksek frekansların incelendiği modellerde %90-95 seviyelerine kadar hesaplama sürelerinde düşüş gözlenir.

Günümüz dünyasında artan bilgisayar hızları ve gelişen elektronik sistemler ile birlikte, simülasyon modellerine kontrol sistemlerinin de dahil edilmesi kaçınılmaz bir özellik halini almıştır. SIMPACK Control, kullanıcılara tüm bir mekanik sistem için aktif kontrolcü tasarımına olanak sağlamaktadır.

Genel Kabiliyetler

• Bozucular (Sabit veya zamana bağlı)
• Sensörler
• A/D Dönüştürücüler
• Filtre / Kontrolör (Transfer fonksiyonları, Standart PIDT kontrolörü)
• Set Değerleri (Sabit veya zamana bağlı)
• Eyleyiciler (Aktüatörler, kuvvetler ve momentler)

Kontak modellemedeki fonksiyonelliği ile SIMPACK, iki gövde arasındaki kontağı simüle etmek için birden fazla modelleme yaklaşımı sunabilmektedir. SIMPACK’de oluşturulmuş veya CAD programından getirilmiş bir nokta ile doğru arasında, iki doğru arasında (2D) ve yüzeyler arasında (3D) kontak tanımlanabilmektedir. Kontak gövdeleri, FlexCONTACT SIMPACK modülü kullanıldığında esnek bir gövde de olabilir. Karmaşık seviyede non-lineer modellerde dahi SIMPACK çözücüsünün gelişmiş ayarları sayesinde simülasyonun çözümü hızlı ve kesintisizdir. SIMPACK’in kontak modelleme fonksiyonelliği, SIMPACK Contact ve SIMPACK FlexContact eklenti modülleri ile geçerlidir.

SIMPACK FlexContact, SIMPACK Contact’ın sunduklarının yanısıra esnek gövdeler arasında kontakt tanımlama fonksiyonunu da kazandırır. SIMPACK Contact kullanıcıları için SIMPACK FlexContact’a yükseltme olanağı mevcuttur.

Genel Kabiliyetler

• 2-boyutlu ve 3-boyutlu kontak şekilleri tanımlama
• Tek noktadan veya çok-noktadan kontak
• Esnek gövdeler ile kontak tanımlama
• Kontak gövdelerinin CAD yazılımlarından aktarılması
• Yay veya kinematik kuvvet gibi kontak kuvvetleri
• Kontak noktasında sürtünme tanımlama
• Özel olarak uyarlanmış sayısal yöntemler

Yakın zamanda SIMPACK içerisine bir non-lineer elastomer kuvvet elemanı dahil edilmiştir. Bu eleman, otomotiv ve demiryolu sektöründe yaygın olarak kullanılan motor takozlarının veya burçların hızlı ve doğru modellemesine olanak sağlamaktadır.

Genel Kabiliyetler

• Bu eleman, P. Pfeffer tarafından geliştirilen hem frekans hem genliğe bağlı bir üründür
• Gerekli ölçüm çalışmalarını en aza indirmek amacıyla giriş parametreleri minimum sayıda tutulmuştur. Diğer gerekli parametreler otomatik olarak hesaplanır.
• Elastomere ait tüm 6 kuvvet bileşeni tanımlanabilir.
• Benzersiz SIMPACK algoritmaları ile sonuçlara hızlı ve doğru bir şekilde ulaşılmaktadır.
• Önceden tanımlanmış standart değerler ile bu elemanın sisteme kolayca adapte edilmesi sağlanmaktadır.

SIMPACK CodeExport, bir ticari multi-body simülasyonuyazılımının sunduğu modelleme ve simülasyon kabiliyetleri ile tek-başına çalışan bir MBS uygulamasının esnekliğini birleştiren bir SIMPACK eklenti modülüdür.

SIMPACK CodeExport ile SIMPACK’de yaratılan hareket denklemleri birer kaynak kodu olarak dışarı aktarılır. Bu aktarılan kod, tek-başına çalışan programlara eklenebilir. Ayrıca kontrol ve hidrolik simülasyon araçları gibi MBS amaçlı olmayan ortamlar ile entegre edilebilir. Bu özellik, MBS kullanıcısı olmayanlara, detaylı MBS modellerini kendi uzmanlık alanlarında kullanabilmesini sağlamaktadır.

SIMPACK CodeExport, defalarca kendini kanıtlamış, güvenilir ve model kalitesini koruyan bir kod jenerasyon işlemi yürütmektedir. SIMPACK çözücüsü de model ile birlikte dışarı aktarılabildiğinden, SIMPACK CodeExport, software-in-the-loop veya hardware-in-the-loop simülasyonlarına SIMPACK’in hassasiyet ve performansını da taşımakta ve böylece MBS modellerinin gerçek-zamanlı uygulamalarda da kullanımına olanak vermektedir.

Uygulamalar

• Gerçek-zamanlı uygulamalar, (örnek: HIL)
• Software-in-the-loop (SIL) (örneğin MATLAB/SIMULINK içerisindeki SIMPACK modelleri)
• Parametrik ve dış ortamlarda tek-başına çalışabilen modeller
• MBS dışı simülasyon ortamlarında kullanılabilen SIMPACK modelleri (örnek: MS. Excel ile hazırlanmış modele özel ön ve art işlemci)

Avantajlar

• Gerçek-zamanlı uygulamalar için benzersiz model detayı (mevcut modeller 140 serbestlik dereceli ve 20 Hz’e kadar ulaşabilmektedir)
• Detaylı MBS çevrimdışı analizlerden gerçek-zamanlı uygulamalara kadar çeşitli prosesler
• Detaylı MBS analizleri ve HIL/SIL uygulamaları için ortak veritabanları ve modeller
• Simülasyon zamanlarında gözle görülür kısalma

Kabiliyetler

• Modele özel FORTRAN 90 / C kodlarının yaratılması
• Tam parametrik modeller
• Sonlu eleman yazılımlarından veya SIMPACK’den aktarılan esnek gövdeler
• SIMPACK Real-Time Solver da dahil olmak üzere gelişmiş SIMPACK entegratörlerinin kullanımı
• Özel erişim fonksiyonlarının da içerildiği Kullanıcı Kodlarına destek
• TM-Easy, MF-Tyre, Swift, vb. gibi lastik modellerinin kullanımı
• Doğrudan SIMULINK bağlantısı

SIMBEAM ile kullanıcılar SIMPACK arayüzü içersinde esnek beamler oluşturabilmektedir. SIMBEAM multi-body modellerine esnek cisimlerin kolayca adapte edilmesine olanak sağlamaktadır. Sıklıkla yaprak yaylar, burulma çubukları, rüzgar türbini palleri ve kuleleri gibi beam benzeri esnek cisimleriçin kullanılmaktadır. Aynı zamanda araç şasesi ve vagon gövdesi gibi yapılara temel esnekli özelliği katılmasına imkan vermektedir.

Uygulamalar

• Araç gövdesi
• Yaprak yaylar
• Valf yayları
• Kam mili
• anti-roll barlar
• Rüzgar türbini kuleleri
• Rüzgar türbini palleri

Avantajlar

• SIMPACK arayüzüne entegre edilmiştir.
• Sonlu elemanlar programı gerektirmez.
• Kolay model oluşturma
• Modal yaklşaşım
• Kompak sistem modelleri

Kabiliyetler

• 3 boyutlu çubuk modelleri
• Arbitrarily shaped profiles
• Euler Bernoulli beams
• Timoshenko beams
• Kütlesiz rijit elemanlar
• Rijit elemanlar