GTDRIVE基础教程

Part 1 简介
GT-SUITE系列软件是美国Gamma Technologies公司开发的汽车仿真分析软件。

其涵盖了发动机、驱动系统、冷却系统、燃油供给系统、曲轴机构和配气机构等六个方面，是汽车厂和发动机公司的理想CAE分析软件。

主要应用于车辆设计参数的分析、各种运行情况下的耗油量和噪音噪声的计算，同时还可以用于发动机性能评估、冷却系统性能的评估等。

在汽车行业中，使用GT-SUITE 系列软件可以明显地缩短设计开发的周期，降低生产成本。

主要包括下列模块：
1.GT-POWER——发动机的性能、噪声的仿真计算，以及完整的电子控制功能的设计。

2.GT-DRIVE——动力系统和车辆的仿真计算，包括循环工况和驱动系统部件的动态分析。

3.GT-VTRAIN——配气机构运动学、动力学
和摩擦学的仿真计算，凸轮轴震动分析，凸轮的
设计。

4.GT-COOL——发动机的热管理，以及冷却
系统的分析。

5.GT-FUEL——喷油供给系统压力和流动情
况的动力学计算，液压系统的分析。

6.GT-CRANK——刚性或柔性曲轴的动力学
分析，发动机的平衡、机体震动、发动机安装位
置、轴承油膜分析。

上述模块涵盖了发动机机/动力系统/车辆设
计和分析工作的许多内容，它们被紧密地集成在
一起，这种组织形式有很多优点：只有一个共同
的用户交互界面、相同前处理（建模）和后处理
（计算结果的输出）、相同的仿真计算流程、各模
块之间数据兼容等等。

因此用户只要掌握了
GT-SUITE中的一个模块，那么他就已经知道了
其它模块的使用方法。

这些软件在国外应用得很
多，国内的用户也在逐渐增多。

图1是运用GT-Drive进行分析的流程图，用
GT系列里的其他软件的过程与此类似，只是用不
同的模块而已。

因为我只用GT-Drive，所以这里
讨论GT-Drive。

图1
【GT-Drive适用的车型】按驱动方式：前驱、四驱、后驱等；按用途：轿车、越野车、面包车、货车（可带挂车）等；按搭配的变速箱：手动、自动、无极变速等；新概念车：混动车、燃料电池车、纯电动车等。

【GT-Drive主要的应用】机车性能匹配、循环工况模拟—燃料经济性和排放、发动机/传动控制系统仿真、发动机-变速器-车辆动力性能、驱动系统的部件设计和配置、驱动系统的扭振、驾驶性能、制动性能、牵引能力和发动机台架试验等。

Part 2 界面介绍图2、3是GTISE打开一个文件后的界面
另外还有Control、Analysis等。

模型在建模时以不同状态出现，一般是三层结构：
【Template】模板，这是模型的原始状态，出现在数据库中没有具体参数；
【Object】实体，有具体参数的模型，而且该模型用于管理一批类似结构的部件；
【Part】部件，出现在建模区(即画布)模型图上的模型，这是实际物理存在的模型，而不是概念。

图3
关于参数的几个概念的说明：“ign”是ignore/忽略的意思，“def”是define/默认的意思，字母开头的字符串被中括号括起来的为普通变量，在RUN>CASE SETUP里边设置，可以为具体数值或引用参考模型，直接输入字符串的为指针变量，呈绿色，指向参考模型，在其上双击可以弹出指向模型的属性对话框。

Part 3 建模过程介绍
STEP1：打开软件新建一个模型，弹出对话框，选GT Project Map，如图4左，在接着弹出的窗口里选择GT-DRIVE如图4右，点OK。

图4
STEP2：在窗口中调出模板数据库，有两种方式，见图5中红色框中的地方。

图5
STEP3：选中要用的模板，拖拽到设计图上，即软件界面的中间一栏，见图6。

图6
STEP4：双击设计图上的模板，在弹出的窗口里对各个参数按实际情况赋值（注意不要有遗漏，那样在运行时会报错），OK，得到一个实体，见图7。

图7
STEP5:将建立好的实体拖拽到右边的画布上面，得到一个部件，这才是在仿真时实际存在的模型，见图8。

图8
STEP6：重复三、四、五步建多个部件，并在画布上合理布局，见图9。

图9
STEP7：点创建连接，然后按实际需要将各个部件相连，各注意事项见图10，图11就是由部件“汽车”到“驾驶员”的信息连接两边端口的选择结果，都是选的车速
图10
图11
STEP8：至此模型基本搭建完成，下面是仿真设置，主要是对图12中红框选出的项目的设置，图12中给出了打开设置窗口的两种方式。

图13为设置窗口，红框标记出了计算模式的选择，这是最重要的一个参数，通常求动力性指标用动力学模式，经济性指标用运动学模式，详情请参考软件自带的帮助。

图12
图13
STEP9：设置好后就可以运行仿真，图15中两个红框指出了运行命令所在的位置，运行后会弹出一个DOS界面现实仿真过程，如果模型有误也会在这个界面里边给出提示，以便于迅速修正，正确无误的运行了之后就可以进行后处理了。

图15
Part4 后处理
GT-Drive的后处理由GT-POST来完成，其包含有三种后处理模式，一为图表模式，一为RLT显示模式，另一为动画模式。

在动力性、经济性仿真分析中通常只用到第一种模式，他可以指定模型的参数以图的形式显示、导出参数到外部文件、计算报表，也可以将不同模型不同算例的数据显示在同一张图上，计算结果与试验结果显示在同一张图上。

图16为GT-POST打开一个文件后的界面，可以以图或表的模式查看一组数据。

红框指出了几个值得关注的地方。

图16
图17
Part5 几点注意
计算模式：
【静态计算模式】该模式用于计算机发动机-变速器-车辆的整体特性，没有时间概念，没有基于时间的积分，可以作为运动学或动力学计算模型的预处理计算部分。

输出的结果是车速的函数对应于发动机负荷，发动机的负荷可以由用户定义，可以输出变速器各个档位下的结果。

主要计算结果：发动机指定负荷下的牵引力，零坡度的加速度，恒速时的爬坡能力，定速巡航时的燃油消耗率，定坡度或定加速度时所需的牵引力，发动机指定负荷下的燃油消耗率。

【运动学计算模式】用户输入的是车辆速度曲线和路面情况，由此计算路面传递给车辆的负荷，从而反向求得满足速度曲线的发动机/驱动系统的转矩、转速等参数。

得到的主要计算结果：在发动机-负荷图上标出发动机工作点的位置和工作时间，预测非定常状态下的发动机扭矩、瞬态油耗和排放，发动机的瞬态功率、扭矩和油耗等。

当车辆性能不能满足所要求的循环工况时，GT-Drive将自动修正循环工况曲线。

【动力学计算模式】根据用户输入的发动机油门位置、制动器动作等，求出车辆的动态反应，实际上就是由驾驶员的动作控制车辆的运动。

该模式采用正向计算，得到车辆的运行情况，如果模型是简化模型，则计算为两自由度模型，若为详细模型则为多自由度模型。

主要的计算结果：驾驶方法对车辆性能的影响，从静止到指定速度或位移的加速时间，制动距离和时间，相应过程的发动机功率和油耗等。

【专家模式】用户提出问题，由GT-Drive自动完成运行前的设置，用户干预很少，为“问题-回答”的模式。

计算模型：可以分简化模型图和详细模型图两种，简化模型可以用上面四种模式计算，而详细模型图只能使用静态或动力学模式计算。

动力性、经济性分析主要输入参数：
【发动机】排量、外特性、万有特性、惯量、怠速转速
【传动系统】各档传动比、各档传动效率、变速器惯量、主减速比、主减速器效率、驱动桥惯量、车轮滚动半径、车轴（含车轮）惯量
【整车】整备质量、最大总质量、行驶阻力（或者风阻系数、迎风面积、滚阻系数）。