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Accelerating NVH optimization of eMBS system models through efficient parallelization of transient runup simulations
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AI
DOI：10.1007/s10010-025-00780-8.png)
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Abstract
En 中文
The modern, ever shorter development process of electrified drivetrains requires methods that enable a sufficiently fast acoustic evaluation of design decisions. The dynamic and acoustic behavior (NVH) forms a crucial aspect for the consumer's purchase decision. Since experimental and empiric optimization approaches are highly inefficient, simulation methods such as the elastic multi-body simulation (eMBS) are used to sufficiently simulated the NVH-behavior of the drivetrain by performing transient run-up simulations. However, these simulations are highly computationally intensive, leading to computational times of multiple days or weeks, thus making those optimization approaches inefficient during iterative phases of the development process. Therefore, there is a need to reduce the overall simulation time for eMBS-based evaluation of design decisions.This publication proposes a method on how to parallelize transient runup simulations to significantly decrease the needed simulation time for eMBS simulations. In this process, a partition of the time domain is achieved by analytically calculating the kinematic states of individual components at discrete time steps. As a result, a multitude of runup partitions can be computed in parallel, leading to a drastic reduction in simulation time. This method is demonstrated by examining an electrified powertrain. The application of the method shows a reduction in simulation time for a transient drivetrain runup of over 90%. The validation is carried out by comparing the parallelized computational results to a conventional transient simulation of the electrified drivetrain. Based on the proposed method the engineer is capable to efficiently use detailed eMBS system models within highly iterative phases of a development process for the evaluation of design decisions and therefore address NVH-optimizations more sufficiently. Der moderne, immer k & uuml;rzer werdende Entwicklungsprozess elektrifizierter Antriebsstr & auml;nge erfordert Methoden, die eine ausreichend schnelle akustische Bewertung von Designentscheidungen erm & ouml;glichen. Das strukturdynamische und akustische Verhalten (NVH) spielt eine entscheidende Rolle bei der Kaufentscheidung der Verbraucher. Da experimentelle und empirische Optimierungsans & auml;tze & auml;u ss erst ineffizient sind, werden Simulationsmethoden wie die elastische Mehrk & ouml;rpersimulation (eMBS) eingesetzt, um das NVH-Verhalten des Antriebsstrangs durch transiente Hochlauf-Simulationen ausreichend genau abzubilden. Allerdings sind diese Simulationen & auml;u ss erst rechenintensiv und f & uuml;hren zu Berechnungszeiten von mehreren Tagen oder Wochen, wodurch sie in iterativen Entwicklungsphasen ineffizient werden. Daher besteht die Notwendigkeit, die die ben & ouml;tigte Simulationszeit f & uuml;r die eMBS-basierte Bewertung von Designentscheidungen zu reduzieren. Diese Ver & ouml;ffentlichung stellt eine Methode vor, mit der transiente Hochlauf-Simulationen parallelisiert werden k & ouml;nnen, um die ben & ouml;tigte Simulationszeit f & uuml;r eMBS-Simulationen erheblich zu verk & uuml;rzen. Dabei wird der Zeitbereich durch eine analytische Berechnung der kinematischen Zust & auml;nde einzelner Komponenten zu diskreten Zeitpunkten unterteilt. Dadurch k & ouml;nnen mehrere Hochlauf-Partitionen parallel berechnet werden, was zu einer drastischen Reduzierung der absoluten Simulationszeit f & uuml;hrt. Die Methode wird anhand eines elektrifizierten Antriebsstrangs demonstriert. Die Anwendung der Methode zeigt eine Reduktion der Simulationszeit f & uuml;r einen transienten Hochlauf eines Antriebsstrangs um 90 %. Die Validierung erfolgt durch den Vergleich der parallelisierten Berechnungsergebnisse mit einer herk & ouml;mmlichen transienten Simulation des elektrifizierten Antriebsstrangs. Mit der vorgeschlagenen Methode ist es Ingenieuren m & ouml;glich, detaillierte eMBS-Systemmodelle effizient in hochiterativen Entwicklungsphasen zur Bewertung von Designentscheidungen einzusetzen und dadurch NVH-Optimierungen gezielter durchzuf & uuml;hren.
Keywords:
NVH optimization
eMBS simulation
transient runup
parallelization
computational efficiency
Journal
F
IF:
1
Papers:
55
Citations:
746