解決方案優勢

專業的數據采集系統，同時適用于道路試驗及試驗室臺架試驗，充分保證試驗效率

獲取真實的車輛道路載荷數據，可作為虛擬仿真和臺架認證試驗的輸入

綜合考慮當地的路況、駕駛習慣以及車輛的載荷信息，合理設定疲勞耐久性能目標

將仿真與集成化試驗平臺充分結合，全面實現數字化雙胞胎

客戶對產品疲勞耐久性能的要求越來越高，企業同時還要面對減重、增效的壓力。

減重往往會降低產品的強度和可靠性，使產品變得不耐用，甚至導致客戶的抱怨。

那么怎樣才能在研發周期越來越短的情況下，還能充分平衡產品的各項性能指標，并確保產品的疲勞耐久性能可以滿足設計使用要求呢？

將堅固可靠的數采硬件，與功能強大的分析軟件相結合，Simcenter 試驗平臺將幫助您對整個疲勞耐久試驗的流程進行優化。

從通道設置，到數據的采集和驗證，從信號的深入分析，到最終的試驗報告，Simcenter 試驗系統注重每一細節，兼顧精度與效率。

Simcenter 是西門子 Xcelerator 業務平臺的一部分，包括軟件、硬件和技術服務。

應用 Simcenter 試驗系統

優化疲勞耐久試驗流程

在各種試驗環境下，智能地完成載荷數據的采集

準確獲取產品在預期使用壽命內所承受的載荷，是疲勞耐久試驗工程的開始。為了實現這一點，先進的數據采集系統至關重要。無論是公共道路、試驗場，還是工程機械、重卡等重型設備所面臨的極端試驗環境，Simcenter SCADAS 數采硬件都能高效地完成載荷數據的精確采集。

深入洞察疲勞耐久數據的關鍵信息

對海量疲勞耐久試驗數據進行整理和分析，往往非常耗時，這時就需要一套先進的載荷及疲勞數據分析軟件，進行載荷數據分類、潛在損傷分析，以及基于試驗數據的疲勞壽命分析。

西門子載荷及疲勞數據分析系統，將即時的數據可視化，與交互式自動化數據處理分析，以及自動化生成報告集成一體，幫助工程師快速洞察疲勞耐久數據的關鍵信息，為臺架試驗及仿真分析提供準確輸入。

根據客戶實際使用情況，合理設定疲勞耐久性能目標

想要想根據客戶的實際使用情況，制定出合理的疲勞耐久性能目標，關鍵在于制定出符合實際的、與客戶相關聯的加速疲勞試驗計劃，避免過度試驗。Simcenter Testlab軟件可以基于損傷等效原則，幫助用戶快速制定出加速疲勞試驗方案，提供給疲勞試驗臺架，或輸入給仿真模型，進行產品的疲勞壽命預測。

將試驗與仿真有機結合，實現結構的設計優化

試驗和仿真絕不是完全孤立的，將仿真與試驗充分結合能體現出諸多優勢。

在 Simcenter 這一統一平臺下，試驗和仿真完全集成，可以實現：無縫的數據傳遞與共享；基于試驗的模型校驗和修正；以及基于仿真的預試驗及試驗規劃。

舉例來說，將試驗所采集的實車工況數據，輸入給仿真模型，幾小時內就可以完成產品的疲勞壽命預測，而不需要真的到試驗臺架上做好幾天的試驗。

將實車試驗數據輸入給Simcenter 3D 仿真軟件，通過虛擬臺架對整車模型進行激勵，甚至不需要輪胎或者路面的信息，就可以實現整車的疲勞載荷預測。

從研發的早期階段開始，不斷對產品的疲勞耐久性能進行分析迭代，對設計不斷地進行優化和驗證，最終實現產品重量、強度及耐久性能的多屬性平衡。

行業應用

汽車和交通運輸

幾乎所有的汽車零部件，包括各種電子元件，都有相應的耐久性能要求。Simcenter 試驗系統被廣泛應用于汽車及交通運輸行業，包括在各大汽車主機廠及零部件企業， 用于進行載荷數據的采集，以及產品疲勞耐久性能的分析。在試驗場或公共道路上，采集車輛的工況數據，深入進行載荷數據和疲勞耐久性能分析，洞察車輛潛在的損傷。現場完成數據的處理和驗證，快速制定加速試驗計劃，為仿真計算或臺架試驗提供數據輸入。

重型機械

對于農用、建筑、礦用等重型機械，與汽車和交通運輸行業類似，幾乎所有的零部件在設計時都需要考慮耐久性能，尤其是需要在惡劣環境下工作時，對產品耐久性能的要求會更高。

使用 Simcenter 試驗系統，可以完成從實際工況載荷數據的采集，到載荷數據的分析，再到加速試驗計劃的創建等一系列工作。堅固且便于控制訪問的數采硬件，可以在極端的環境條件下，精確地完成多種物理量信號的采集。

借助專業的疲勞數據分析軟件，工程師可以深入地分析產品的耐久性能，了解重型機械的潛在損傷。

航空航天和國防

軍用裝甲車輛上的許多電子元器件，都需要滿足軍用標準的抗振性能要求。使用 Simcenter 試驗系統，先完成工況振動數據的采集，然后基于工況數據，進行加速環境試驗的規劃和實施。

電子與半導體

很多電子產品中的敏感電子元件，會在產品的整個生命周期中，承受一定的振動。通過 Simcenter 試驗系統，電子元件制造商可以針對產品在實際使用時所承受的振動，準確定義出一組加速試驗，最終通過加速試驗，驗證并確保電子與半導體元件足夠耐用。

能源及公共設施

風力發電設施中的風機，必須保證在無損傷、無故障的情況下，盡可能高效的長時間運行。這就需要在開發早期階段，進行專業的設計，確保風機的耐久性能。

Simcenter 為您提供了可用于風機葉片、軸、齒輪箱、軸承和塔架等各部件載荷數據采集的工具，通過應變片和力傳感器確定出運行期間關鍵點的受力情況。工程師還可以使用Simcenter 耐久性試驗的分析功能模塊，根據試驗數據進行疲勞壽命預測，或將試驗數據作為有限元仿真模型的輸入。

Simcenter 疲勞耐久試驗能力道路載荷數據的采集

無論是在試驗場，還是在公共道路上的路譜采集，往往數據量大，精度要求高。無論是用于仿真計算，還是用于臺架試驗，載荷數據的精度和真實性都至關重要。西門子道路載荷數據采集系統，無縫整合了傳感器及通道設置、信號采集、數據驗證和生成報告等所有功能，保證以最快的速度，交付出最優質的試驗數據。

堅固的數據采集硬件

即使在最惡劣的環境中，西門子數采硬件也能夠快速而經濟地完成試驗。農業、建筑和礦業設備的真實載荷數據，對于產品的虛擬仿真和物理性能驗證至關重要。西門子堅固式數據采集系統可以在任何時間、任何地點快速完成部署，精確地完成多種物理量信號的測試。

載荷及疲勞分析

疲勞耐久試驗數據的分析和整理，包括數據匯總、雨流分析、試驗疲勞壽命分析等工作，往往費時費力。西門子載荷及疲勞數據分析系統，將即時的數據可視化，與交互式自動化數據處理分析，以及自動化報告生成集成一體，快速洞察疲勞耐久數據的關鍵信息，為臺架試驗及仿真分析提供準確輸入。

疲勞加速試驗

用最少時間和成本，在臺架上完成產品耐久性能的現場驗證，疲勞加速試驗軟件能幫助您基于損傷等效原則，制定出更短周期的試驗計劃，既適用于單軸，也適用于多軸疲勞試驗臺架。

優化試驗計劃

如何將產品實際工況下的載荷及損傷，轉化應用到試驗場的標準道路試驗？我們的解決方案是通過客戶相關載荷目標的合成，定制出試驗場的試驗計劃。能夠根據不同的試驗場道路，給出最佳的設計組合，準確模擬客戶的實際道路工況。

試驗室臺架試驗

現場總線技術是當前測試領域的一大趨勢。基于實時的現場總線技術，可以將采集的數據實時共享給試驗臺架。目前，EtherCAT 總線已成為了該領域的行業標準。 借助 64 通道的 EtherCAT 輸出模塊（ ESO64 ）和 Simcenter SCADAS RS EtherCAT 單元，所有 Simcenter 硬件均可實現與試驗臺架控制器的實時連接，以便在試驗室中快速實現產品疲勞載荷特性的復現回放。

疲勞耐久性能仿真

通過 CAE 仿真進一步分析和評估產品的耐久性能。Simcenter 3D 疲勞耐久仿真軟件提供了各種先進的分析方法，工程師可以在模型上快速靈活地分配和施加載荷，另外軟件還提供專業的縫焊及點焊的疲勞分析功能，以及各種最新的復合材料疲勞分析功能。

道路載荷數據的采集

無論是在試驗場，還是在公共道路上的路譜采集，往往數據量大，精度要求高。無論是用于仿真計算，還是用于臺架試驗，載荷數據的精度和真實性都至關重要。西門子道路載荷數據采集系統，無縫整合了傳感器及通道設置、信號采集、數據驗證和生成報告等所有功能，保證以最快的速度，交付出最優質的試驗數據。

挑戰

? 為CAE仿真或試驗臺架提供準確的數據

? 盡快獲取高質量數據

? 避免高成本的重復試驗

解決方案

? 快速準確的試驗設置

? 智能、安全、同步的數據記錄

? 現場完成數據驗證

? 一次性交付高質量數據

結果

? 試驗效率最大化

? 快速準確地完成道路載荷數據的采集

? 充分保證測試的靈活性

? 試驗全程安全可靠

汽車整車及零部件的道路載荷譜采集

現場快速完成軟硬件配置，高效率進行道路載荷譜的數據采集及現場驗證

主要特點

從小型試驗任務到幾百通道的大型測試任務，均可勝任

支持各種傳感器，包括加速度計、應變片、基于橋路的傳感器（力、扭矩、壓力等）、電位計、線性可變差動變壓器（LVDT）、轉速計和熱電偶

傳感器調理，例如電壓輸入（可選供電）、壓電式（ICP）、支持TEDS、惠斯通電橋、直流（DC）或交流（AC）供電選擇、支持4-20毫安變送器等類型的傳感器

數字總線支持：CAN、CAN-FD、OBD2和FlexRay協議，可以獲取原始總線及解碼信號

通過嵌入式芯片完成全球導航衛星系統（GNSS）數據的同步采集，同步實現視頻數據（專用的Sony攝像頭），以及車輪六分力信號（Kistler KiRoad Performance）的同步采集

快速高效地完成各類傳感器信號的驗證

既可以使用Simcenter Testlab軟件，將數據記錄到計算機上，也可以完全自主采集，將數據直接存儲于Simcenter SCADAS Recorder內的閃存卡。同時，通過安裝于安卓平板電腦上的Simcenter Testlab Control App，無線連接至數采，實現遠程控制和信號在線監測

在線和離線數據驗證工具，方便現場或采集完成后，進行數據的檢查和確認

支持基于任何通道（包括虛擬通道及邏輯判斷）的啟停觸發

重卡及大巴的道路載荷譜采集

通過基于Web的內嵌式應用軟件，進行軟硬件配置，實現靈活的堅固式數據采集

主要特點

從小型試驗任務到500+通道的大型測試任務，均可勝任

支持各種傳感器：加速度計、應變片、基于橋的傳感器（力、扭矩、壓力）、電位計、LVDT、轉速計和熱電偶

傳感器調理，例如電壓（可選供電）、ICP、惠斯通電橋、脈沖計數器、直流（DC）或交流（AC）供電、4-20毫安變送器等類型的傳感器

可以通過任何設備（電腦、平板電腦、手機），基于各種操作系統（Windows、Android、iOS），以有線或無線（Wi-Fi或蜂窩網絡）的方式，靈活訪問數采系統

數字總線支持：CAN、CAN-FD、J1939和OBD2協議，可以獲取原始總線及解碼信號

通過嵌入式芯片完成全球導航衛星系統（GNSS）數據的同步采集，同步實現視頻數據的采集（USB攝像頭）

支持多用戶從多個終端設備，同步并行訪問測試系統，快速完成設置驗證、傳感器校準、測試及數據驗證

穩定的不間斷電源（UPS）及緩沖機制，確保大通道、多物理量試驗的可靠性

數采設備可在各種溫濕度環境下（-40℃~+65℃或-40℉~+149℉），各種沖擊和振動水平下，穩定運行

通過基于Web的內嵌式應用軟件，可以輕松快速地完成從系統配置、數據獲取，到可視化分析、試驗數據上傳等一系列工作

可根據試驗需要，靈活選擇集中式或分布式布局（單一電纜級聯，連接距離長達50米）

堅固的數據采集系統

即使在最惡劣的環境中，西門子數采硬件也能夠快速而經濟地完成試驗。農業、建筑和礦業設備的真實載荷數據，對于產品的虛擬仿真和物理性能驗證至關重要。西門子堅固式數據采集系統可以在任何時間、任何地點快速完成部署，精確地完成多種物理量信號的測試。

挑戰

? 惡劣環境和嚴苛的試驗條件

? 自始至終不斷優化操作流程，快速完成試驗

? 遠程監控試驗現場

? 具備靈活的多通道擴展能力

? 同時完成多個領域的多種物理量信號的采集，如應變、噪聲、振動、溫度、脈動壓力等等

解決方案

? 堅固型數據采集系統，可以在極端惡劣環境中使用

? 極大的靈活性，以適應不同的測試需求

? 確保高性能、高精度

? 異常靈活的連接方式，大大簡化了數據采集的控制。從任何地點、通過任何終端，均可訪問設備

結果

? 即使面對最嚴苛的環境條件和試驗要求，仍能夠經濟而快速地完成試驗任務

? 隨時隨地的精確獲取多種物理量數據

? 實現數采設備的遠程訪問和監控

大通道、堅固式數據采集系統

通過基于Web的內嵌式應用軟件，進行軟硬件配置，實現靈活的堅固式數據采集

主要特點

從小型試驗任務到500+通道的大型測試任務，均可勝任

支持各種傳感器：加速度計、應變片、基于橋的傳感器（力、扭矩、壓力）、電位計、LVDT、轉速計和熱電偶

傳感器調理，例如電壓（可選供電）、ICP、惠斯通電橋、脈沖計數器、直流（DC）或交流（AC）供電、4-20毫安變送器等類型的傳感器

可以通過任何設備（電腦、平板電腦、手機），基于各種操作系統（Windows、Android、iOS），以有線或無線（Wi-Fi或蜂窩網絡）的方式，靈活訪問數采系統

數字總線支持：CAN、CAN-FD、J1939和OBD2協議，可以獲取原始總線及解碼信號

通過嵌入式芯片完成全球導航衛星系統（GNSS）數據的同步采集，同步實現視頻數據的采集（USB攝像頭）

支持多用戶從多個終端設備，同步并行訪問測試系統，快速完成設置驗證、傳感器校準、測試及數據驗證

穩定的不間斷電源（UPS）及緩沖機制，確保大通道、多物理量試驗的可靠性

數采設備可在各種溫濕度環境下（-40℃~+65℃或-40℉~+149℉），各種沖擊和振動水平下，穩定運行

通過基于Web的內嵌式應用軟件，可以輕松快速地完成從系統配置、數據獲取，到可視化分析、試驗數據上傳等一系列工作

可根據試驗需要，靈活選擇集中式或分布式布局（單一電纜級聯，連接距離長達50米）

支持通過4G/5G網絡，遠程連接訪問Simcenter SCADAS RS設備，進行通道設置、傳感器驗證及校準等操作

遠程實現數據的上傳和下載

用于多物理量測試的堅固式數據采集系統

通過基于Web的內嵌式應用軟件，進行軟硬件配置，實現靈活的堅固式數據采集

主要特點

從小型試驗任務到500+通道的大型測試任務，均可勝任

支持各種傳感器：加速度計、應變片、基于橋的傳感器（力、扭矩、壓力）、電位計、LVDT、轉速計和熱電偶

傳感器調理，例如電壓（可選供電）、ICP、惠斯通電橋、脈沖計數器、直流（DC）或交流（AC）供電、4-20毫安變送器等類型的傳感器

可以通過任何設備（電腦、平板電腦、手機），基于各種操作系統（Windows、Android、iOS），以有線或無線（Wi-Fi或蜂窩網絡）的方式，靈活訪問數采系統

數字總線支持：CAN、CAN-FD、J1939和OBD2協議，可以獲取原始總線及解碼信號

通過嵌入式芯片完成全球導航衛星系統（GNSS）數據的同步采集，同步實現視頻數據的采集（USB攝像頭）

支持多用戶從多個終端設備，同步并行訪問測試系統，快速完成設置驗證、傳感器校準、測試及數據驗證

穩定的不間斷電源（UPS）及緩沖機制，確保大通道、多物理量試驗的可靠性

數采設備可在各種溫濕度環境下（-40℃~+65℃或-40℉~+149℉），各種沖擊和振動水平下，穩定運行

通過基于Web的內嵌式應用軟件，可以輕松快速地完成從系統配置、數據獲取，到可視化分析、試驗數據上傳等一系列工作

可根據試驗需要，靈活選擇集中式或分布式布局（單一電纜級聯，連接距離長達50米）

支持通過4G/5G網絡，遠程連接訪問Simcenter SCADAS RS設備，進行通道設置、傳感器驗證及校準等操作

遠程實現數據的上傳和下載

載荷和疲勞分析

在產品的耐久性設計中，為了能夠快速處理載荷數據，縮短雨流計數等疲勞數據分析工作所需的時間，西門子提供了載荷及疲勞分析的全套解決方案。即時可視化的數據分析軟件，集成了各種分析功能，幫助用戶交互式、自動化、高效地完成數據處理，并最終生成試驗報告。

挑戰

? 設定準確的耐久性能設計目標

? 從載荷數據中挖掘更多信息

? 優化耐久性能研發流程

解決方案

? Simcenter Testlab 載荷和疲勞分析軟件提供了豐富的分析方法

? 在 Simcenter 統一平臺下，完成疲勞數據的采集、分析，以及仿真建模等所有工作

? 采用準確而適當的數據分析方法，大大節省分析和計算時間

? 對被測結構進行準確的數據分析，更好地理解載荷數據包含的疲勞信息

? 簡化試驗和分析流程，增強數據的可信度

結果

? 得到精確有價值的分析結果，優化下一代產品的耐久性能

? 通過標準化的分析流程和試驗報告，確保數據的一致性和結果質量

? 對海量數據進行自動化批處理，比傳統軟件的分析速度快50%

? 軟件方便易用，初學者或非專業用戶都能快速學習掌握，可以大大提高團隊效率

載荷數據分析

包含各種計數和頻譜分析功能，流程式完成道路載荷數據的分析

主要特點

基于各種分析方法，直觀地創建和修改數據分析流程

自動存儲分析參數，保證數據的可追溯性

通過數據透視表和圖形預覽功能，輕松組織并可視化多個通道的分析結果

交互式的原始信號編輯處理，既可以直接基于圖形顯示界面進行操作，也可以將其嵌入到分析流程中進行，快速完成異常信號的排查和數據驗證

分析方法包括：雨流、范圍對、旋轉矩陣直方圖、偽損傷、水平穿越、峰計數I和III、水平計數、頻譜分析，以及功率譜密度（PSD）分析

基于模板的Microsoft Office報告，自動批量生成多通道、多工況分析結果的活動圖片

試驗疲勞分析

基于應力-壽命或應變-壽命方法進行疲勞分析

主要特點

基于各種分析方法，直觀地創建和修改數據分析流程

通過數據透視表和圖形預覽功能，輕松組織并可視化多個通道的分析結果

使用應力-壽命法和應變-壽命法，根據給定的載荷歷程、材料屬性、應力集中系數及應變時間歷程，對產品的疲勞壽命進行預測

可擴展的S-N曲線和材料數據庫

自動存儲分析參數，方便數據的溯源

基于模板的Microsoft Office報告，自動批量生成多通道、多工況分析結果的活動圖片

疲勞加速試驗

用最少時間和成本，在臺架上完成產品耐久性能的驗證。疲勞加速試驗軟件能幫助您基于損傷等效原則，制定出周期更短的試驗計劃，既能適用于單軸，也適用于多軸疲勞試驗臺。

挑戰

? 臺架試驗時間長，成本高

? 存在過試驗或欠試驗的風險

解決方案

? 從長時間載荷歷程中刪除無損歷程

? 創建等效損傷的恒幅試驗

? 用戶可以自定義幅值、均值和重復次數

結果

? 在確保損傷相同的條件下，縮短試驗所需的載荷時間歷程

? 用于加速完成產品耐久性能的臺架驗證試驗，或更快完成疲勞壽命的仿真預測

任務綜合

使用疲勞損傷理論創建載荷試驗譜，并直接導出為振動臺隨機或正弦試驗的控制譜。

主要特點

最大響應譜（MRS）、疲勞損傷譜（FDS）和沖擊響應譜（SRS）的計算

根據載荷試驗數據，定義出隨機或正弦掃頻振動試驗的等效損傷試驗譜

支持標準：GAM EG-13、MIL-STD 810G和NATO AECTP 200

基于模板的Microsoft Office報告，自動批量生成多通道、多工況分析結果的活動圖片

友好的圖形用戶界面（GUI）

疲勞加速試驗

創建損傷等效的加速試驗計劃

主要特點

通過雨流投影（RP）過濾掉單軸或多軸方向無損的時間歷程

創建出加速的且損傷等效的循環或恒幅試驗計劃

自動計算濾波器，以確保用戶自定義的閾值

優化試驗計劃

將產品真實的使用情況映射到試驗場耐久試驗，基于客戶關聯的載荷目標，定義出產品的試驗計劃。模擬目標市場路譜特性，給出對應試驗場道路試驗的最佳組合。

挑戰

?需要避免試驗場道路數據，與實際耐久性能要求之間的映射誤差

? 復制擴展目標市場的道路載荷信息時，要盡量降低試驗成本

解決方案

?提供與客戶實際使用情況匹配的最佳試驗道路組合

結果

?提供與實際路試損傷相同的試驗道路組合，同時大大縮短試驗周期

? 可用于整車及零部件試驗

? 提高了試驗場和試驗臺架之間數據的相關性

優化試驗計劃

基于客戶關聯的載荷目標，定義試驗場道路的試驗計劃。

主要特點

適用于單軸和多軸雨流矩陣和旋轉扭矩直方圖

允許在優化中參考其他PSD

根據總試驗時間和全局/部分偽損傷進行設計優化

試驗室臺架試驗

現場總線技術是當前測試領域的一大趨勢。基于實時的現場總線技術，可以將采集的數據實時共享給試驗臺架。目前，EtherCAT 總線已成為了該領域的行業標準。借助 64 通道的 EtherCAT 輸出模塊（ ESO64 ）和Simcenter SCADAS RS EtherCAT 單元，所有 Simcenter硬件均可實現與試驗臺架控制器的實時連接，以便在試驗室中快速實現產品疲勞載荷特性的復現回放。

挑戰

?從路試現場轉換到臺架試驗，需要對車輛重新進行試驗布置

解決方案

?通過Simcenter SCADAS RS EtherCAT單元，或SCADAS SCM/LAB ESO64模塊，與試驗臺架控制器建立實時連接

結果

? 無需重新布置傳感器，最大化試驗生產力

使用 Simcenter SCADAS RS進行試驗室耐久性試驗

通過Simcenter SCADAS RS EtherCAT單元，與試驗臺架建立實時連接

主要特點

即插即用，設置簡單

每個EtherCAT單元最多可支持96個通道

將信號傳輸至EtherCAT總線

實時端到端延遲小于100μs

實時總線采樣速率高達10kHz

通過CANopen接口完成設置傳輸

使用 Simcenter SCADAS Mobile進行試驗室耐久性試驗

通過Simcenter SCADAS Mobile ESO64模塊，與試驗臺架建立實時連接

主要特點

自由選擇將哪些通道信號，輸出至EtherCAT總線上

每個ESO64模塊最多支持64個通道

實時端到端延遲為300μs

實時總線采樣速率高達10kHz

支持CANopen智能通道名稱

審核編輯：劉清