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汽车异响仿真中测量单元自动生成的研究与应用

2020/4/29    来源:Altair论文集    作者:郭敬文  李志强      
关键字:HyperMesh  汽车异响  仿真  
汽车内饰零件之间间隙的设计直接影响着汽车发生异响的概率,通过对HyperMesh进行二次开发,实现异响仿真中零件间隙距离测量单元的生成自动化,使作业效率提升75%。
1 概述
 
       在汽车行驶过程中,由于不同工况中载荷的变化,内饰间隙可能变小,甚至相互挤压,发生异响,因此需进行汽车内饰异响仿真分析,对零件间隙变化作出评估,识别潜在风险。
 
       在仿真模型前处理时,需在两个零件的有限元网格中,建立多个间隙距离的测量单元。通过仿真计算,得到多个测量单元的长度变化值,并与两个零件间的间隙设计值进行比较,从而判断此两零件是否会发生摩擦,产生异响。
 
2 间隙距离测量单元的生成方法简介
 
       如何在两个零件的有限元网格间快速建立多个间隙距离测量单元,是异响仿真分析中的重要课题之一。一般状况下,间隙距离测量单元的建立主要有两种方法,且均为手动操作:
 
       方法一:在有限元前处理软件中划分网格时,使其两个零件间的节点一一对应,建立距离测量单元,如图1所示;
 
       方法二:在有限元前处理软件中,手动测量两个零件节点间的距离,选择两个最近点,建立距离测量单元,如图2所示。

测量单元生成方法一

1-零件A;2-零件B;3-测量单元
图1 测量单元生成方法一

测量单元生成方法二

1-零件A;2-零件B;3-测量单元
图2 测量单元生成方法二
 
3 间隙距离测量单元生成的自动化
 
       3.1 程序开发原理
 
       以TCL/TK为开发语言,对HyperMesh进行二次开发,程序流程如图3所示。

程序流程图

图3 程序流程图
 
       3.2 用户交互方法
 
       设计并开发距离测量单元自动生成的用户交互界面,如图4所示。

用户交互界面

图4 用户交互界面
 
       3.2.1 用户准备
 
       (1)用户应准备各零件的有限元网格。
 
       (2)用户应导入参考线或在需考察间隙变化的位置处建立参考线,见图5。

测量单元及其局部坐标系的自动建立

图5 测量单元及其局部坐标系的自动建立
 
       3.2.2 用户交互
 
       (1)用户可在图4中,输入或选择参考几何线ID。
 
       (2)在图4中,输入或选择主面名称。
 
       (3)在图4中,输入或选择从面名称。
 
       (4)在图4中,输入测量单元的间隔距离。
 
       3.3 程序运行原理
 
       在用户完成准备和交互操作后,程序自动执行以下操作。
 
       (1)程序自动根据“参考线”长度和“测量单元的间隔距离”,计算并在参考线上生成多个临时点。
 
       (2)程序自动遍历参考线上生成的临时点,对于某个临时点a,自动在主面上寻找距离临时点a最近的节点b。
 
       (3)程序按照图3所示流程,自动生成测量单元、局部坐标系;自动将测量单元和局部坐标系的名称和ID按照规则标准化。
 
       3.4 模型生成及使用 
 
       生成的距离测量单元及其局部坐标系如图5所示。在汽车异响仿真后处理时,可提取局部坐标系下的距离测量单元长度变化值,并与零件A和零件B的间隙设计值比较,即可得出零件A和零件B发生碰撞异响的概率。
 
4 总结
 
       通过对HyperMesh进行二次开发,避免了手动操作的诸多弊端,其可实现的成果包括:
 
       (1)使汽车异响仿真中测量单元的建模效率提升75%;
 
       (2)程序自动运行,有效防错,过程质量大幅提升;
 
       (3)程序规范了模型的命名和编号,有效保证了模型一致性;
 
       (4)封装知识经验,不因人员异动而经验流失,知识传承有效改善;
 
       (5)为汽车异响仿真其余操作流程的自动化奠定了基础。
责任编辑:程玥
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