ATC報(bào)告-基于Hypermesh二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)分析自動(dòng)化-長(zhǎng)安汽車-王朋波

基于Hypermesh二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)分析自動(dòng)化王朋波重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司內(nèi)容提要背景關(guān)于建模效率提升關(guān)于材料數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化幾點(diǎn)感想背景長(zhǎng)安北京院CAE團(tuán)隊(duì)組建于2011年春，共20人涵蓋強(qiáng)度耐久、NVH、CFD、行駛性能四個(gè)領(lǐng)域。Hypermesh二次開發(fā)自2012年初開始，目前已完成50余項(xiàng)開發(fā)。二十余項(xiàng)常規(guī)分析項(xiàng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。DescriptionofthecontentsDescriptionofthecontents20112012同時(shí)承擔(dān)5-6個(gè)整車開發(fā)項(xiàng)目，任務(wù)繁重。人員來自多個(gè)單位，思路和方法不統(tǒng)一。磨合時(shí)間短，知識(shí)傳遞和共享程度不夠。有限元建模效率提升一倍以上。每輪整車分析所需工時(shí)縮短40%關(guān)于建模效率提升根據(jù)焊點(diǎn)catia文件自動(dòng)生成焊點(diǎn)connector并連接相應(yīng)組件。檢查connector是否與幾何點(diǎn)匹配，清理重復(fù)的焊點(diǎn)一鍵顯示組件多項(xiàng)信息。自動(dòng)統(tǒng)一組件ID、屬性ID和零件號(hào)。清理分析設(shè)置僅保留基本模型信息。提升建模效率開發(fā)十余種工具程序減少人為錯(cuò)誤自動(dòng)讀取bom表中的材料和厚度寫入組件命名。根據(jù)組件命名批量賦單元特性和材料。按照預(yù)設(shè)的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行幾何清理和網(wǎng)格劃分，并完成一些后期處理。示例1-Batchmesh工具關(guān)于建模效率提升直接用Batchmesher模塊進(jìn)行網(wǎng)格自動(dòng)劃分，用戶需進(jìn)行以下操作1.從總成模型中提取需劃分網(wǎng)格的部件，存為獨(dú)立的幾何文件2.進(jìn)入batchmesher界面，設(shè)定相關(guān)參數(shù)3.batchmesher模塊完成自動(dòng)網(wǎng)格劃分4.將完成網(wǎng)格劃分的部件導(dǎo)入原總成模型5.重置裝配層級(jí)關(guān)系開發(fā)目標(biāo)用戶只需選定需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的comp,即能自動(dòng)完成上述各項(xiàng)操作關(guān)于建模效率提升Batchmesh工具工作步驟所有工作均在hypermesh主界面下完成。模型能夠保持原有的裝配層級(jí)關(guān)系。針對(duì)Nastran、Abaqus和Dyna分別開發(fā)相應(yīng)的TCL程序。涵蓋鈑金件、實(shí)體件、焊點(diǎn)、焊縫、粘膠、包邊、螺栓等多種類型。賦材料時(shí)首先搜索模型中已創(chuàng)建材料，如無同名材料，則創(chuàng)建新材料。如果comp命名中某些字段缺失，則在comp命名中加標(biāo)記示警。能夠自動(dòng)區(qū)分殼單元comp和實(shí)體單元comp，分別采用不同的命名格式。允許bom表中存在空行。如果多個(gè)comp共用一個(gè)零件號(hào)，添加_01/_02/_03/…后綴以區(qū)分。如果bom表中缺少某個(gè)數(shù)據(jù)，則在comp命名中加標(biāo)記示警。工具1：讀取bom表的料厚和材料信息，在comp命名體現(xiàn)工具2：根據(jù)comp命名，批量賦材料和厚度示例2-讀取BOM表信息自動(dòng)為組件賦材料和厚度關(guān)于建模效率提升關(guān)于建模效率提升工具1工作步驟關(guān)于建模效率提升前綴Comp類型單元類型Prop類型N鈑金件殼單元PshellS實(shí)體件實(shí)體單元PsolidSPOT焊點(diǎn)ACMPsolidBOLT螺栓rbe2+bar+rbe2PbarHEM包邊殼單元PshellMIG焊縫rbe3+hex+rbe3PsolidGLUE粘膠rbe2+hex+rbe3Psolid工具2工作步驟關(guān)于材料數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)實(shí)問題Abaqus/Nastran材料庫(kù)自動(dòng)生成工具彈塑性曲線擬合方案建立常用材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，包含楊氏模量、泊松比屈服極限、抗拉極限、斷后延伸率等信息。提出四點(diǎn)擬合方案，根據(jù)屈服極限、抗拉極限和延伸率等擬合形成彈塑性曲線。根據(jù)簡(jiǎn)單的用戶指令，以材料參數(shù)表為輸入，在HyperMesh環(huán)境中自動(dòng)生成可直接用于Abaqus/Nastran計(jì)算的材料數(shù)據(jù)卡片。常用材料性能參數(shù)表解決思路

對(duì)于大部分材料，僅有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等基本參數(shù)，缺乏應(yīng)力應(yīng)變曲線。

Abaqus/Nastran材料卡片需逐個(gè)手工輸入數(shù)據(jù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易出錯(cuò)。關(guān)于材料數(shù)據(jù)庫(kù)材料自動(dòng)生成工具工作步驟程序能自動(dòng)判斷當(dāng)前模板是Nastran還是Abaqus。生成彈塑性曲線時(shí)，首先讀取表格中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果缺少則采用四點(diǎn)擬合方案。關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化非線性分析剛度分析NVH分析車門自重下掉分析安裝點(diǎn)剛度分析TB車身噪聲傳函分析車輪動(dòng)態(tài)彎曲強(qiáng)度分析白車身彎曲扭轉(zhuǎn)剛度分析TB車身振動(dòng)傳函分析穩(wěn)定桿強(qiáng)度分析白車身開口扭轉(zhuǎn)變形量分析接附點(diǎn)原點(diǎn)動(dòng)剛度分析車門鉸鏈強(qiáng)度分析料厚靈敏度分析輪胎不平衡分析車門垂向剛度分析車門窗框側(cè)向剛度分析怠速/加速激勵(lì)振動(dòng)分析外覆蓋件抗凹性分析車身和閉合件模態(tài)分析怠速/加速激勵(lì)噪聲分析提升效率規(guī)范操作實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)固化和傳遞二十余項(xiàng)分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化建立對(duì)問題迅速反應(yīng)能力關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例1-抗凹分析自動(dòng)化工具參數(shù)值的設(shè)置尚無統(tǒng)一規(guī)定。通常需對(duì)參數(shù)反復(fù)調(diào)整才能收斂。不同的參數(shù)值對(duì)結(jié)果有較大影響。通常需要2~3次試算。每項(xiàng)分析需要4h~20h。缺點(diǎn)考察點(diǎn)選取不準(zhǔn)操作復(fù)雜一般采用均布?jí)簭?qiáng)或重力場(chǎng)法篩選考察點(diǎn)。通常不能準(zhǔn)確找到最薄弱的點(diǎn)。對(duì)壓頭模型、接觸對(duì)、載荷步進(jìn)行幾十步操作并設(shè)置二十多個(gè)參數(shù)。操作難以規(guī)范化，易出錯(cuò)。參數(shù)無法固化費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)FILLETRADIUSADJUSTNothicknessSmallslidingTYPE=SURFACETOSURFACEInitialincrementTimeperiodMinimumincrementMaximumincrementNLGEOM=YESSTABILIZEANALYSIS=DISCONTINUOUSAUTOMATICTOLERANCESSTATIC,STABILIZEOUTPUT,FIELD實(shí)際剛性最小位置均布?jí)簭?qiáng)分析選出的考察點(diǎn)參數(shù)設(shè)置傳統(tǒng)分析方法關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例1-抗凹分析自動(dòng)化工具參數(shù)設(shè)置模板化采用單點(diǎn)加力方案，選上百個(gè)點(diǎn)，分別施加法向集中力，建立載荷步進(jìn)行Abaqus線性擾動(dòng)分析。根據(jù)分析得到的法向位移結(jié)果確定薄弱點(diǎn)?？偨Y(jié)多個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，確定一套通用性好的Abaqus分析參數(shù)，對(duì)于大多數(shù)情況均能保證計(jì)算收斂性和精度。工具程序能根據(jù)簡(jiǎn)單的用戶指令，嚴(yán)格依照分析規(guī)范，在HyperMesh環(huán)境中自動(dòng)完成預(yù)分析和抗凹性分析的各種操作，生成可直接提交求解的文件?？拱夹苑治鲎詣?dòng)化工具開發(fā)思路確定選擇考察點(diǎn)的有效方案操作自動(dòng)化和規(guī)范化關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例1-抗凹分析自動(dòng)化工具在選取的多個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行線性擾動(dòng)分析設(shè)置，用于查找薄弱點(diǎn)自動(dòng)刪除Pre_Calc設(shè)置在考察點(diǎn)處進(jìn)行抗凹分析所需的全部設(shè)置（12mm剛性壓頭和120mm壓頭）Head_120mm自動(dòng)刪除抗凹分析各種設(shè)置預(yù)分析操作演示抗凹分析操作演示Head_12mmPre_UNDOPre_CalcHead_UNDO在用戶頁(yè)面設(shè)置5個(gè)宏按鈕關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例1-抗凹分析自動(dòng)化工具傳統(tǒng)抗凹分析方法抗凹分析自動(dòng)化工具通常不能準(zhǔn)確找到薄弱點(diǎn)?？疾禳c(diǎn)選取操作復(fù)雜度計(jì)算精度所費(fèi)工時(shí)需進(jìn)行幾十步操作，設(shè)置接近二十個(gè)參數(shù)，易出錯(cuò)。參數(shù)設(shè)置難以統(tǒng)一，不同的參數(shù)對(duì)結(jié)果影響較大，且經(jīng)常不收斂。通常需要2~3次試算，需花費(fèi)工時(shí)2h~10h。準(zhǔn)確找到外板中全部剛性較低的點(diǎn)。鼠標(biāo)僅需點(diǎn)擊數(shù)次，即可嚴(yán)格按照規(guī)范完成全部操作設(shè)置。固化了根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的參數(shù)設(shè)置，精度和收斂性好，也利于不同車型之間的結(jié)果對(duì)比。三分鐘之內(nèi)(不含計(jì)算機(jī)求解時(shí)間）。方法對(duì)比關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例2-安裝點(diǎn)剛度分析自動(dòng)化工具傳統(tǒng)分析方法：每個(gè)車身需分析約60個(gè)安裝點(diǎn)，對(duì)每個(gè)點(diǎn)需進(jìn)行以下操作：安裝孔中心建立局部坐標(biāo)系將局部坐標(biāo)系賦給孔中心節(jié)點(diǎn)新建一loadcollector并在孔中心加法向力為loadstep設(shè)置結(jié)果輸出選項(xiàng)新建一loadstep并設(shè)定載荷約束關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例2-安裝點(diǎn)剛度分析自動(dòng)化工具提示用戶選擇安裝孔rbe2(每個(gè)安裝孔需預(yù)先建立一rbe2)。為每個(gè)安裝孔建立局部坐標(biāo)系，并assign給孔中心點(diǎn)。為每個(gè)安裝孔創(chuàng)建一個(gè)loadcolletor用于設(shè)置載荷，并在孔中心點(diǎn)施加集中力。為每個(gè)安裝孔創(chuàng)建一個(gè)loadstep，選定載荷和約束，并設(shè)置位移應(yīng)力輸出選項(xiàng)。完成SOL\Param等卡片設(shè)置創(chuàng)建一個(gè)loadcolletor以設(shè)置約束條件(所有安裝點(diǎn)共用)在相應(yīng)位置自動(dòng)施加約束（約束點(diǎn)需預(yù)先設(shè)為指定的節(jié)點(diǎn)號(hào)）安裝點(diǎn)剛度分析自動(dòng)化工具開發(fā)思路工具1：常規(guī)設(shè)置工具2：操作多個(gè)安裝點(diǎn)關(guān)于常規(guī)分析項(xiàng)的自動(dòng)化示例2-安裝點(diǎn)剛度分析自動(dòng)化工具程序能根據(jù)RBE2自動(dòng)確定法方向和中心節(jié)點(diǎn)幾點(diǎn)感想TCL語(yǔ)言+Hypermesh平臺(tái)開發(fā)方案的優(yōu)點(diǎn)：易上手：無編程經(jīng)驗(yàn)者學(xué)習(xí)十幾個(gè)學(xué)時(shí)即可入門。投入低：完成一項(xiàng)開發(fā)調(diào)試僅需數(shù)個(gè)小時(shí)至數(shù)個(gè)工作日。效果好：工作效率提升明顯，且大幅減少人為錯(cuò)誤發(fā)生機(jī)率。工具程序的用戶是有一定經(jīng)驗(yàn)的CAE專業(yè)人員不追求CAE工作的傻瓜化，而是提升專業(yè)人員的工作效率和質(zhì)量。分析