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基于HyperMesh二次开发的滑移门刚度分析自动流程模块化

2022/6/23    来源:Altair    作者:刘先应  缪增华  唐诚成  魏秋奕      
关键字:Tcl&Tk  滑移门  仿真  
本文针对滑移门的CAE仿真分析,根据滑移门刚度分析的特性,设定了滑移门刚度分析的自动化流程,并基于Tcl&Tk的HyperMesh二次开发实现了滑移门刚度分析的自动流程模块化,大大地提高了工作效率,减少了人力成本,降低了工作中人为的遗漏和错误。
1 概述

       众所周知,无论是从汽车领域到航空航天,CAE工程分析对于经验要求相当高。长安汽车在不断地发展壮大中,对于CAE分析能力的积累以及对CAE人才的培养越来越重视并具备了一系列CAE分析体系系统,形成了一套高标准、高精度的仿真分析规范。

       然而随着汽车产业在中国的迅猛发展,效率开始对一个企业的成败起着至关重要的作用。现有的CAE仿真的模式已经不能满足要求。本文以汽车滑移门刚度分析为例,引入自动流程模块化的概念,流程的自动化将大大提高CAE仿真的效率和精度,并将CAE工程师从繁重的前处理工作中解脱出来,把更多的时间投入在项目工程的分析及优化中。

2 Tcl语言在HyperMesh二次开发中的应用

       Tcl全称是Tool command Language。Tcl语言是一种基于字符串的命令语言,是一种不像其他高级语言需要编译和联结,却能够像shell语言一样直接对每条语句顺次解释执行。Tk(toolkit)图形工具可以提供简单而又丰富的图形功能,让用户可以轻松的创建简单的图形界面。通过交互界面,我们就可以象执行UNIX shell命令一样,逐条命令执行,并即时得到执行结果。Altair公司将Tcl语言作为HyperMesh的二次开发接口,内嵌的Tk(toolkit)图形工具可以提供简单而又丰富的图形功能,让用户可以轻松的创建简单的图形界面;并且更加丰富了HyperMesh的使用功能,满足包含工程及科研等的各种仿真需求,同时能够实现将很多相似、繁琐及重复的操作一次性完成保持高效性与一致性。

3 滑移门刚度分析

       3.1 模型描述

       结构刚度在整车仿真分析中是一个不可或缺的重要性能指标,而车门作为整车结构的重要部件,其性能直接影响着车身结构性能的好坏,甚至于影响整车开发过程中的成本高低以及整车品质的优劣。本文以滑移门为例进行说明。

       滑移门沿着安装于车身侧围上的三根导轨滑动来实现开启和关闭,由于跟传统飞翼门结构有本质区别,决定了其具有某些独特的性能要求和结构组成。在本例中,滑移门的主要结构件有门外板、门内板、上支架加强板、中支架加强板、下支架加强板、防撞杆、门锁加强板、铰链以及锁芯。

       3.2 有限元模型的建立

       图1为某款车型的滑移门有限元分析模型。整个滑移门主要由钣金件组成,因此采用壳单元进行结构离散,主体为平面四边形单元;对于铰链及锁芯处,采用实体单元进行结构离散,主体为六面体单元。并对单元长宽比、翘曲、雅可比以及最大最小角度等参数进行控制。该模型中有94226个节点,88047个单元。

滑移门有限元分析模型

图1 滑移门有限元分析模型

4 自动模块化实现

       汽车开发CAE分析越来越专业和规范,各种工况的每个环节都有相应的规范。CAE流程自动化的目标是降低前处理、求解、后处理、报告以及优化等五个环节的人工时间,本文以滑移门刚度分析为例力求高效缩短CAE工程师在前处理中消耗的成本,以便高效快速地进入分析计算中。

       滑移门刚度分析项包含内板线刚度(Inner Beltline Rigidity)、外板线刚度(Outer Beltline Rigidity)、窗框变形量(Frame Distortion)以及扭转刚度(Torsional Rigidity)四种工况。

       针对滑移门的CAE仿真分析,根据滑移门刚度分析的特性,设定了滑移门刚度的自动化模块流程,如图2所示。根据流程示意图通过二次开发自定义定制了具体的嵌入式分析流程界面,如图3所示。很好地将滑移门刚度分析的四种工况无缝衔接于一个界面中,实现一键式地将有限元模型前处理完成并自动提交计算。自动化分析流程将不同的刚度分析项整合在同一界面下实现,使CAE分析人员能够更准确、更高效的执行并把控分析过程。

滑移门刚度自动化模块流程示意图

图2 滑移门刚度自动化模块流程示意图

滑移门刚度分析嵌入式分析界面

图3 滑移门刚度分析嵌入式分析界面

5 结论

       经过工程师的实践验证,自动流程模块化的实现大大缩短了前处理所需人工时间,前处理效率提升近75%。对公司来说大大节约了时间,人力成本,提高了工作效率,减少了工作中人为的遗漏和错误。
责任编辑:程玥
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