LMS机械行业解决方案 Siemens PLM Software

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可持续性及品牌价值与创新型系统设计之间的平衡多年来，我们在高度先进的汽车和航空航天工业领域积累了丰富的经验。如今，我们将这些尖端工程应用复制并应用于更广阔的行业领域。 对于制造商来说，与以往相比，业务成功更加取决于能否在最短时间向市场提供最优质特色的产品。另外，产品创新必须考虑能源效率，并且将越来越依赖于机电系统的引入。 传统机械工程设计流程不支持对多种设计要求和属性的有效平衡，而是强制采用新的混合式开发方法，将系统仿真和试验验证集成在一起。更具体地说，它们要求尽可能快地从使用物理硬件的快速原型设计演变为使用精确仿真模型的工程设计方法。

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我们为世界各地的工程师提供适用于产品开发过程所有阶段(从概念阶段实施前期控制和系统结构试运行到最终认证和验证)的一流产品和恰到好处的服务。 我们的创新愿景和专业知识可帮助客户：• 创造特有的品牌价值• 开发节能型产品• 确保产品可靠性• 优化机械系统和电子控制• 降低成本和缩短上市时间

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采用LMS™混合工程设计方法的许多客户在引入这种新的设计概念后，产品上市周期时间缩短了30%至50%。 我们开创了一种独特的混合式测试/分析工程设计方法，将仿真数据与测试结果整合在了一起。在此过程中，将上一代设计和竞争产品的基于测试的模型与新设计的组件和子系统的虚拟模型融为了一体。 这种创新方法可实现：• 提前做出设计决策，以便精确评估不同设计概念和

与性能相关的体系架构选择• 通过进行基于测试的细化工作，提高生产力和效率

（因为实现了高效的子系统级工程设计和可靠的系统级性能认证）

应对多属性工程挑战，可靠的测试和仿真开发流程

全系列工程设计解决方案

LMS解决方案可解决各种各样的多属性工程设计挑战：从噪声和振动到可靠性和多物理系统性能。在开 发 过 程 中 ， 更 改 一 个 产 品 变 量 可 能 会 轻 松 影 响其他变量的性能。工程师的目标是找到最佳解决方案。在大多数情况下，这意味着需要比较数百种不同的可能组合并执行多次权衡研究以达到性能目标。

我们可帮助找到平衡所有不同属性的正确途径。我们可定制解决方案，帮助在流程中(最好在概念阶段)提前优化设计，使工程师能够在预算范围内按时研发出最好的产品。

设计规格 验证详细工程设计

真正洞悉复杂产品行为

在处理工程设计挑战时，快速补救似乎是一个轻松的解决之道，但更改设计以纠正问题很有可能在别处引发其他问题。如今的工程师不再有时间靠猜测工作，而是需要可靠的设计流程和技术来创新最好的下一代产品。由LMS开发的源-传递路径-响应概念是一种受结果驱动的技术，用于在设计流程中捕获噪声和振动性能。这条产品改进的必由之路可以引导设计工程师直接找到任何现有问题的根源。它有助于为下一代产品建立可靠并可持续的设计实践，同时确定您当前方法的薄弱设计环节。 源-传递路径-响应方法可将真正导致问题产生的组件与实际上只是加剧问题的组件分离开来。客户遇到的任何噪声或振动问题都将向后追溯并细分为2种现象：激励源和针对激励的设计灵敏度。 源可能相当强，或者结构在特定工作条件或结构共振条件下高度敏感。实际状况可能是由这两种情况共同所致，这意味着动态激励将会通过一次或多次共振放大。通过使用源-传递路径-响应方法，工程师可以按照对现有问题的贡献度来对各种现象进行量化和分级，并立即找到可能的解决方案。

追踪问题根源

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源

传递路径

X

=

响应

临界载荷 临界动力学

最坏情况

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完整的声学解决方案

在引入新材料的同时，工程师和声学专家必须满足最新的噪声法规或声品质目标，与此同时，他们需要考虑降低成本和缩短上市时间。为解决这种复杂情况，负责测试和仿真的声学专家需要先进的系统和技术帮助他们尽可能高效地制造最佳的，更高精度的产品。为此，我们提供各种工具组合以便更好、更快地完成声学工程设计。工具组合涵盖按照标准进行的基本测试以及市场上基于测试和仿真的最新型声学解决方案。

声学完整的声学目标

噪声有多大？听起来是否正常？声学分析

声功率是否满足标准？声功率和倍频程测试

在什么运行条件下噪声级别达到临界水平？工况测试

噪声来自哪里？声源定位

噪声问题的根源是什么？ 传递路径分析声学仿真

应使用什么材料来降低声级？材料和部件测试

如何预测产品发出的声音？声学仿真

设计修改将有何影响？声学仿真

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分析和细化振动问题曾经是冗长而复杂的过程，涉及广泛而耗时的测试准备，试错法由此而生。但预算和时间不再允许这种开发方式。使用LMS解决方案，工程师可以准确查出振动问题的根源并运用强大的分析工具针对结构上的弱点找出最佳解决方案。LMS解决方案以其模态测试而著称(从小结构的冲击测试到使用数百个通道的大型测试)，涵盖从故障诊断到虚拟模型相关性验证的所有开发阶段。

振动控制产品的振动

振动级在什么范围？振动分析仪振动仿真

振动形式是什么样？在临界频率下基于几何体的仿真

振动是否满足标准？振动效应人体振动

振动问题的根源是什么？结构工程设计 传递路径分析

仿真模型有多真实？仿真和测试结果之间的相关性分析

哪种工况振动最剧烈？工况测试

如何将供应商提供的模型集成到有限元分析中？振动仿真

设计修改将有何影响？测试和仿真中的快速修改预测

完整的振动解决方案

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完整的可靠性解决方案

以最有效的方式设计故障安全型(自动防故障型)产品仍然是一项富有挑战性的任务。疲劳强度不足的系统零部件可能导致永久性结构损坏，并可能导致威胁生命的事故。错误或快捷方式可能导致产品召回，从而对品牌形象造成不利影响。更短的设计周期、更多设计改型以及新型轻量材料也会增加复杂性。LMS疲劳耐久性解决方案具有很高的效率，该解决方案可以关联测试和仿真结果，通过数据采集获得真实载荷数据并进行FE疲劳寿命预测，从而提供最佳的工程设计解决方案。

可靠性针对最佳疲劳耐久性能进行设计

如何加快设计/验证速度？加速测试

设计能否满足规格？FE 疲劳寿命预测

负荷条件将会如何？动态载荷仿真

原型样机能否满足规格？振动控制

产品是如何使用的？实际载荷测量

为什么会断裂？应力测量和疲劳评估(使用应变仪)

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如今的产品创新越来越依赖于采用控制或机电液系统。这意味着电子控制单元(ECU)的使用将会快速增长并要求它与底层机械子系统完美集成。所有机械、电子和软件需要同时优化和集成到同一机电液系统中，而不是单独处理每个子系统。通过侧重于纯功能驱动的设计，工程师可以从一开始就分析智能系统功能。机械、液压、气动、热和电气/电子系统交互的优化在所有测试阶段之前进行。这使得工程师能够预测战略性关键设计功能以实现最佳总体产品性能和质量。

系统性能优化机电液系统性能

完整的系统性能解决方案

如何适应系统性能需求？尺寸选型和动态性能

如何降低能耗？能量流分析热交换分析

如何集成日益增多的电子组件？被控对象建模和控制策略评估

如何确保系统疲劳耐久性并降低噪声？稳定性分析

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我们提供：• 强大的“混合测试/仿真”开发流程，有效地支持提前

做出设计决策，依赖于原型机测试结果和CAE仿真关联功能，显著降低开发时间和成本。

• 市场领先的噪声和振动、声学和耐久性测试平台，保证快速而精确的数据采集，并为测试准备、结果分析和后处理提供无与伦比的支持。

• 最先进的三维CAE仿真平台，可进行有效的多属性优化，包括噪声和振动、声学、多体动力学和耐久性。

• 多物理一维仿真平台，提供各种经过验证的库，可在无三维几何体的情况下实现可扩展的多领域设计优化，并且具有适当的精度和易用性。

此外，我们在成功执行工程项目方面具有经验证的跟踪记录，为客户提供以下帮助：

独特的测试和仿真解决方案组合用于优化产品性能

• 工程咨询服务，可以让制造商深入地了解多属性优化流程和方法方面的行业最佳实践。

• 在执行故障诊断任务或侧重于技术转让、开发过程改进和在职培训的完全协作开发项目过程中解决设计挑战。

LMS Virtual.Lab LMS Samtech解决方案

LMS Imagine.Lab

LMS Test.Lab

设计CAD 控制

系统合成 系统数据管理 多物理建模

试验室测试 LMS SCADAS

数据采集系统

移动测试

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其他领先行业

• 造船业• 医疗设备• 制造工业• 土木建筑

工业机械

• 重型机械• 机床• 生产线• 传送带• 包装机• 造纸设备

工业设备

• 泵• 压缩机• 齿轮• HVAC• 阀门• 轴承• 电动机• 机器人

能源

• 发电厂• 燃气和蒸汽轮机• 风力发电机• 大型内燃机• 变压器• 油气设备

消费品

• 家用电器• 消费类电器• 办公室设备• 手持式工具• 个人护理设备

“LMS测试系统已经为我们提供了多年的卓越服务，并将继续发挥其重要作用，验证新设计是否满足Miele的高质量标准。”

Hans-Walter Beckmann 高级机械工程师 Miele公司

“LMS Amesim交付了我所需的一切。 它使我们能够对所需的所有物理行为进行仿真和分析，以便在仿真和测量之间获得良好的关联。”

Christophe Chanvillard 机电部署负责人 Schneider Electric Power公司

“总的来说，经过两年的LMS Samtech使用，我们获得了非常丰富的经验。我们的工作效率大幅提高并且与LMS Samtech的开发团队建立了良好的关系。”

Yvan Radovcic 工程和载荷部主管 Areva公司

“采用LMS Test.Xpress，我们能够提高测试效率并成功达到了重要的NVH项目节点，所需时间不到以前的一半。”

Hans Vermeer 测试部经理 GEA Grasso公司

“我们给予LMS产品和支持高度评价的。他们的产品和支持能够帮助我们设计出市场上最节能的织布机。”

Kristof Roelstraete 研发经理 Picanol公司

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测试专家依赖于高生产力和效率的LMS工具集进行集成的噪声、振动和耐久性工程设计。我们提供用于完整系统和组件应用的解决方案，包括：• 结构测试和模态分析• 声学测试• 旋转机械测试• 现场测试和认证• 振动控制• 耐久性测试和分析 凭借30多年的经验，LMS Test.Lab™软件提供用于工程设计的、基于测试的完整集成解决方案，它将高速多通道数据采集与完整的集成测试、分析和报告生成工具结合在一起。该解决方案可指导工程师使用LMS独特的源-传递路径-响应方法直接找到问题根源。而LMS™ Test.Xpress软件则将操作简易性和先进测试系统的高速、高质量性能融于一身。

LMS Test.Lab, LMS Test.Xpress and LMS SCADAS 基于测试的卓越的工程设计解决方案

LMS测试解决方案与LMS SCADAS™数据采集硬件无缝集成。LMS SCADAS系列硬件(从紧凑的便携设备、自主的智能记录仪直到高通道计数试验室系统)是在公共可交换的平台上开发的，为简单试运行到高级工程应用提供高保真、闪电般速度的性能。有保证的数据质量和内置的设置控制，使得重复性试验不复存在。

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LMS Virtual.Lab™提供集成的CAE仿真分析软件解决方案，用于针对结构完整性、噪声和振动、系统动力学和耐久性分析，对机械系统的性能进行仿真和优化。LMS Virtual.Lab涵盖完整的流程和所需的技术，可以对多种属性执行端到端设计评估。除了提供通用结构分析(支持多种行业标准有限元求解器)和CAD集成模型装配功能外，LMS还提供各种专用仿真工具：• 声学： LMS Virtual.Lab Acoustics提供完整的集成

解决方案，用于最大限度减少辐射噪声或优化声学品质

• 混合建模及振动分析： LMS Virtual.Lab Noise and Vibration可用于有效分析、细化和优化某一设计的振动声学行为

• 多体动力学： LMS Virtual.Lab Motion提供高效并且完全集成的解决方案，可用于有效分析、细化和优化某一设计的振动声学行为

• 耐久性： LMS Virtual.Lab Durability可用于有效分析、细化和优化某一设计的振动声学行为

• 相关性分析：LMS Virtual.Lab Correlation可以在有限元网格上创建用以测试的线架模型，并按照相关模态结果评估线架模型的质量以及激励。

LMS Virtual.Lab用于性能仿真的三维集成解决方案

使用LMS Virtual.Lab，工程设计团队可以建立准确的仿真模型、对其真实性能进行仿真、快速评估多种备选设计方案，并在构造原型机之前对设计进行优化。 LMS Virtual.Lab可依赖一流的求解器技术和卓越的流程集成顺利处理系统合成和细化。

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LMS Imagine.Lab™解决方案是一种支持机电液系统开发的开放式软件平台。一维系统仿真平台(Amesim)可对多学科智能系统进行建模和分析，并预测多学科性能。采用经验证的库提供广泛的预定义元件，软件可以对实际的液压、气动、电气或机械性能进行精确仿真。这些仿真模型的复杂程度可自定义，从基于数表的简单模型扩展至完整详细的物理模型。它们经过精细调整，可进行快速高效的计算，能够处理瞬态分析。 LMS Imagine.Lab平台适用于机电液系统仿真，提供了涵盖从功能需求到物理级建模和仿真全过程的开放式方法。 此平台由以下三个模块组成：• LMS Imagine.Lab Amesim™软件创建并运行多学科

仿真模型，以分析复杂系统性能，并支持受控系统

LMS Imagine.Lab机电液系统开发的创新平台

从早期概念到子系统测试过程中的设计；帮助工程师设计完整的流体系统(包括液压和气动组件)，以便在电气或机电系统等整个设计流程中定义正确的控制策略。

• LMS Imagine.Lab Sysdm对整个企业中的机械和控制模型及数据进行存储和管理。

• LMS Imagine.Lab System Synthesis合成更多复杂的系统并基于性能要求创建产品体系架构

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由于具有多学科和多属性专业技术，世界各地的LMS工程咨询团队在各个行业推动创新方面处于独特的优势地位。 LMS工程咨询团队提供工程技能、开发经验和应用专业知识的独特组合支持您的产品开发计划：• 参与故障排除干预以解决关键工程问题• 从概念到最终验证全程为开发团队提供支持 • 与您的团队公开共享专业知识和最佳实践 LMS工程咨询团队可与您的团队并肩工作或者全权负责详细设计、分析和优化。我们依赖于应用经验和在多个领域的领先技术，包括物理样机测试和CAE仿真。凭借这些能力，后期物理样机优化显著转变为基于仿真的先期方法。

LMS工程咨询服务首选的研发合作伙伴

除了成熟的开发过程，我们还提供传统公司无法具备的显著优势，因为我们能够为客户提供用于其他研究的软件并转让最佳实践和模型。在项目持续期间，我们会维护所交付的软件，提供持续支持和版本更新。我们提倡开放式技术共享文化，包括模型、数据和阶段性报告。另外，我们还定期组织现场技术交流。此合作过程不仅可以保证实现项目目标，而且还会在完全转让技术的情况下部署一种基于仿真的方法。

关于 Siemens PLM Software西门子工业自动化业务部旗下机构 Siemens PLM Software 西门子数字化工厂集团旗下的Siemens PLM Software是全球领先的产品生命周期管理(PLM)软件、系统和服务供应商，在全球拥有77,000多家客户，装机量达到九百万套。总部设在德克萨斯州布莱诺市的Siemens PLM Software帮助成千上万家公司通过优化产品生命周期流程开发卓越的产品，涵盖规划、开发、直至制造和支持在内的全过程。我们的HD-PLM愿景，就是让参与产品开发的所有人都能随时随地得到所需的各种信息，从而作出最佳决策。有关Siemens PLM Software产品和服务的详细信息，请访问www.siemens.com/plm。

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