在发动机的力学分析中，许多物理效应起着重要的作用。在静态分析中，这种影响是密封性和在变化的温度条件下的耐久性。而在动态分析中，则是备发动机组总成的声辐射和频率响应。至少在静态分析中，温度的影响需要考虑热传递的耦合分析。发动机安装建模需要考虑螺栓加载条件。其中螺栓预应力和工作负载的正确顺序至关重要。此外，还必须考虑材料的非线性行为。这些和其他影响对于发动机分析非常重要。

热传导

应用包括：通过模拟冷却过程分析油深中的工作温度和老化。

可用功能：

  • 随温度变化的电导率和热容的材料非线性行为
  • 与环境热交换模型的温度相关的热对流
  • 具有自动步长控制和若干收敛准则的非线性热传导自动求解方法，即用于稳态分析的自动载荷步和用于瞬态分析的自动时间步。
  • 可用于载荷步和需要获取结果的时间点的便捷且非常详细的规范。
  • 与后续的静态分析（静态和瞬态）完全耦合。
  • 如果辐射对温度场产生相关影响，则可包括辐射热交换。
静力学

在线性和非线性材料行为的各种荷载下计算静态变形：

  • 非线性材料模型：塑性变形、非线性弹性、蠕变、在拉伸和压缩下具有不同材料性能的铸铁。
  • 垫片单元：为了方便模拟密封、通过测量压力闭合曲线来描述密封性能、也可输入很多可能的卸载曲线。
  • 接触分析：可以处理大量的接触（> 30,000）、非常短的计算时间、最先进的求解技术、粘着和滑动之间的转换可以考虑摩擦、实际加载历程规范、接触结果：接触压力、接触状态、接触力、饱和度等等。
高效率

由于发动机行业典型的大型模型特点，所有的分析方法都以尽可能提高计算效率为导向。主要体现在以下几方面：

  • 通过对具有材料非线性和接触的大模型的存储算法实现高效率
  • 接触算法经过严格的设计，以满足具有大量接触的大模型
  • 非常高效快速的针对线性材料和接触的算法
动力学

用同一个软件、在同一个网格模型下同时进行动力学分析和静力学分析是非常有必要的。所有的动力学方法都可以用于发动机分析。一些重要的关注点如下：

  • 针对大模型的特征值和振型分析可以使用MLDR加速方法
  • 快速的动态缩减法支持对带有许多附件的发动机模型进行有效的分析
  • 通过使用干湿缩法，甚至可以将流体集成到动态模型中，而无需考虑压力自由度（例如在油底壳）。

在复杂装配系统的分析中，连接件的建模起着重要的作用，一个好的物理模型并且能够很好地适应分析往往很难兼顾，在PERMAS中现有的功能函数辅助相应的参数设置可以很好的模拟连接件。

PERMAS优势
  • 根据需要对每个连接件用合适的方式建模
  • 对复杂模型支持不相容网格耦合
  • 强大的接触收敛能力，尤其是大滑移接触
  • 对超大模型、复杂接触具备极高的计算效率
  • 对于不同分析要求的螺栓用不同的预紧力方式
  • 对螺纹接触的精确计算也支持计算螺栓松动分析
接触

在线性和非线性材料行为以及各种荷载工况下计算模型的静态变形：

  • 非常多可能发生的接触
  • 极短的计算时间
  • 先进的接触算法
  • 可以根据传统的sticking和sliding的状态以能量的方式考虑摩擦
  • 螺栓状态可以在一步设置完成
  • 载荷历程可以按实际情况指定
  • 接触结果：接触压力，接触状态，接触力等
螺栓建模

对于螺栓的建模，施加预紧力，在PERMAS中可以针对不同分析需求的螺栓使用不同的，合适的方法。对于螺栓区域的接触分析及评估，PERMAS提供高级有效的方法结合相应参数的设置，从而进行高效建模和精确分析。螺栓预紧力的施加同时也支持线性分析计算。

PERMAS在做接触分析时，接触方向和初始间隙宽度可以明确指定或根据几何形状自动确定。任何压配合都很容易通过负间隙宽度的规格进行设置建模。
PERMAS支持直接指定过盈配合量进行分析，从而研究预紧力在此过程中的变化。

$CONTACT LOAD LPAT =100 GAPWIDTH = Abs 1 2.000000E-02 $PRETENSION LOAD LPAT = 101 PREDIR = FORCE_LOCK NUT_SHAFT -1.0E+4

在复杂装配系统的分析中，螺栓的松动问题是致关重要的。螺栓预紧力的逐渐减弱对产品的功能失效有着极大影响。从目前的理解，螺栓的弯曲是螺栓松动的主要原因之一。PERMAS基于以下模型通过参数化仿真技术来预测多螺栓在工作中的松动问题。

模型说明
  • 包含几乎所有相关的机械零件
  • 1146595单元（T10,P6,P18,H8,H27）
  • 6800779自由度
  • 11个主要接触分析区域
  • 22个预紧螺栓
分析目标
  • 螺栓松动预测
  • 向前行驶工况
螺栓分析结果
  • 在正确的方向上基于精确的计算结果可以更好预测螺栓的松动过程。
  • 接触状态（stick/slip）显示了可能发生的松动
  • 螺栓头部和螺纹区域的大滑移（红色区域）
  • 摩擦力
  • 摩擦力的方向是一个重要参考因素
螺栓松动曲线

向前行驶，μ=0.15, ForcePre=20.000, three rotations (6° steps)。

结论
  • 通过分析预测了产品上螺栓松动的过程。
  • 基于参数化简化预紧力螺栓建模方法。
  • 高效的螺栓建模方法，适用于工业上多螺栓情况。
  • 相对于创建螺纹模型分析，具备更高的计算效率。

线束的使用在各行各业非常普遍，所以对线束安全的仿真变的非常必要，从而减少必要的实验时间及投入。

  • 门内线束随着门转动70度而作相应运动。
  • 13 根线束
  • 自接触
  • 模型信息：
  • 34,134 节点
  • 21,444 hexe8 单元
  • 3,690 quad4 单元

PERMAS V21支持在动力学分析中考虑接触、摩擦、非线性弹簧等因素。比如频率响应分析，模态时域分析。
在电动汽车上，电池包通过连接件固定在车身上，在行驶过程中会受到外部载荷激励，在做响应分析过程中还需要考虑连接件的接触关系。

电池包模型
  • 电池包安装在车架上
  • 研究电池包的加速度响应
  • 转时域结果
  • 谐波平衡法
  • 考虑接触
仿真工况
  • VIBRATION ANALYSIS
  • MODAL HARMonic BALance
  • MODAL TIMEhistory