CN107977522A - 一种自动化部件连接的cae建模方法 - Google Patents
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Abstract
一种自动化部件连接的CAE建模方法,方法为:步骤1、在前处理软件中导入被连接件A、铰链和被连接件B,并依次放入分别命名的总成模型中;步骤2、运行集成于前处理软中的自动化部件铰链连接模块;步骤3、完成所述被连接件A、铰链和被连接件B的连接。本发明通过自动化车门铰链连接模块能够在车门、铰链和车身模型之间自动建立连接,不再需要人工手动对各个模块的连接关系逐一建立,降低了建模过程中的繁琐程度,大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及软件建模及模拟技术,具体涉及一种自动化部件连接的CAE建模方法。
背景技术
在利用有限元分析方法对闭合件(车门、前罩、背门等)的刚强度及疲劳性能进行分析时,需要建立闭合件—铰链—车身之间的连接的CAE模型。并且,要求把基于 Nanstran软件格式的模型转换成为能够应用于Abaqus软件进行计算的模型。这些步骤基本上都是手工操作,即在分析前处理软件Hyperworks中,人工手动完成闭合件的CAE 模型材料及属性的替换、边界条件的设定、计算参数的编写等等,之后再调用求解软件进行计算,最后生成分析报告。这种分析模式,会带来如下问题:首先是重复操作多,耗时长,且容易出错。以材料和属性的替换为例,要生成能够应用于Abaqus软件计算的模型,需要把原来基于Nastran软件模型中每个部件的线性材料参数替换成Abaqus 软件能够识别的非线性材料参数,而一个车门模型往往就有数十个部件,要重复类似的操作数十次。其次是模型建立的标准化不够,对分析精度有一定的影响。虽然有对应的操作流程,但是由于分析人员对分析流程的理解不同及操作习惯不同,在模型的处理上并不完完全全的一致,会导致分析结果有所差别。因此,该过程较为复杂,现有的方法是工程师手动点击商业软件一步一步进行操作,流程繁琐,效率低,且出错率高。
发明内容
本发明的目的是建立一种自动化部件连接的CAE建模方法,提供自动化车门铰链连接模块,该模块能够在车门、铰链和车身模型之间自动建立连接,不再需要人工手动操作。
一种自动化部件连接的CAE建模方法,方法为:
步骤1、在前处理软件中导入被连接件A、铰链和被连接件B,并依次放入分别命名的总成模型中;
步骤2、运行集成于前处理软中的自动化部件铰链连接模块;
步骤3、完成所述被连接件A、铰链和被连接件B的连接;
所述自动化部件铰链连接模块处理步骤为:
步骤2.1、自动化部件铰链连接模块进行连接件分组;
步骤2.2、将分组后的铰链与被连接件A建立连接;
步骤2.3、将分组后的铰链与被连接件B建立连接;
步骤2.4、建立各组铰链之间的连接。
进而完成所述被连接件A、铰链和被连接件B之间的连接。
具体地,所述自动化部件铰链连接模块进行连接件分组的具体处理步骤为:首先,自动化部件铰链连接模块选取铰链模型中一个节点,记为P1,并标记P1所属的部件为 Hi1;然后,找出铰链模型模型中除部件Hi1之外到点P1距离最小的点,记为P2,并标记P2所属的部件为Hi2,Hi1和Hi2即为需要连接起来的第i对阴铰链和阳铰链, i∈{1、2、3...}。
具体地,所述分组后的铰链分别与被连接件A建立连接的具体处理过程为:首先,找出第i对阴铰链Hi1中所有的孔:用rigid单元(刚性连接单元)分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i1;再找出阳铰链 Hi2中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i2;然后,识别被连接件A中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedA;最后,分别循环遍历connectedA和nodeset-i1,connectedA 和nodeset-i2,这两组集合中两点间的距离,对比每组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立刚性连接,连接满足要求的点,阴铰链Hi1和阳铰链Hi2部件即通过rigid单元完成与被连接件A的链接。
具体地,所述将分组后的铰链与被连接件B建立连接的具体处理过程为:通过前处理软件识别被连接件B中所有shell单元(壳单元)部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedB;分别循环遍历connectedB和nodeset-i1、connectedB和nodeset-i2这两组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立刚性连接,连接满足要求的点,Hi1和Hi2即通过rigid单元完成和被连接件B。
具体地,所述建立各组铰链之间的连接的具体处理过程:循环遍nodeset-i1和nodeset-i2,并计算nodeset-i1和nodeset-i2中所有点之间的距离;若两个点之间的距离小于设置的阈值时,把两点用beam单元(梁单元)相连,并放开转动自由度;进而完成Hi1 和Hi2之间的连接。
具体地,所述分组后的铰链分别与被连接件A建立连接时,两组集合connectedA和nodeset-i1,connectedA和nodeset-i2设置的距离的阈值为30mm。
具体地,所述将分组后的铰链与被连接件B建立连接时,两组集合connectedB和nodeset-i1、connectedB和nodeset-i2设置的距离的阈值为30mm。
本发明提供了一种自动化部件连接的CAE建模方法,建立了自动化车门铰链连接模块,该模块能够在车门、铰链和车身模型之间自动建立连接,不再需要人工手动对各个模块的连接关系逐一建立,降低了建模过程中的繁琐程度,大大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的处理流程图;
图2为自动化车门铰链连接模块的处理流程图。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步说明。
一种自动化部件连接的CAE建模方法,方法为:
步骤一、在前处理软件中导入被连接件A、铰链和被连接件B,并依次放入分别命名的总成模型中;
步骤二、运行集成于前处理软中的自动化部件铰链连接模块;
步骤三、完成所述被连接件A、铰链和被连接件B的连接;
自动化部件铰链连接模块处理步骤为:首先,自动化部件铰链连接模块进行连接件分组。自动化部件铰链连接模块进行连接件分组的具体处理步骤为:首先,自动化部件铰链连接模块选取铰链模型中一个节点,记为P1,并标记P1所属的部件为Hi1;然后,找出铰链模型模型中除部件Hi1之外到点P1距离最小的点,记为P2,并标记P2所属的部件为Hi2,Hi1和Hi2即为需要连接起来的第i对阴铰链和阳铰链,i∈{1、2、3...}。
然后,将分组后的铰链与被连接件A的建立连接。分组后的铰链分别与被连接件A建立连接的具体处理过程为:首先,找出第i对阴铰链Hi1中所有的孔:用rigid单元(刚性连接单元)分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i1;再找出阳铰链Hi2中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i2;然后,识别被连接件A中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedA;最后,分别循环遍历 connectedA和nodeset-i1,connectedA和nodeset-i2,这两组集合中两点间的距离,对比每组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立rigid单元,连接满足要求的点,阴铰链Hi1和阳铰链Hi2部件即通过rigid单元完成与被连接件A的链接。
再然后,将分组后的铰链与被连接件B建立连接。将分组后的铰链与被连接件B 建立连接的具体处理过程为:通过前处理软件识别被连接件B中所有shell单元(壳单元)部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedB;分别循环遍历connectedB和nodeset-i1、 connectedB和nodeset-i2这两组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立rigid单元,连接满足要求的点,Hi1和Hi2即通过rigid单元完成和被连接件B。
最后,建立各组铰链之间的连接;进而完成所述被连接件A、铰链和被连接件B之间的连接。建立各组铰链之间的连接的具体处理过程:循环遍nodeset-i1和nodeset-i2,并计算nodeset-i1和nodeset-i2中所有点之间的距离;若两个点之间的距离小于设置的阈值时,把两点用beam单元(梁单元)相连,并放开转动自由度;进而完成Hi1和Hi2之间的连接。
被连接件A、连接件和被连接件B在车门与车身通过车门铰链连接的CAE建模过程中,具体为车门、车门铰链和车身。
如图1所示,车门与车身通过车门铰链连接的CAE建模具体过程为:
步骤一、在前处理软件中导入车门、铰链及车身的网格模型,并依次放入名为door、 hinge及frame总成模型中。连接车门和车身的铰链数量为2对,即i=2。
步骤二、运行集成于前处理软中的自动化车门铰链连接模块。
步骤三、完成车门、铰链及车身的网格模型的链接。
如图2所示,自动化车门铰链连接模块用Tcl/Tk程序语言设置完成本模块的功能命令,该模块的具体处理步骤为:
第一步、铰链分组的具体处理过程:首先,自动化车门铰链连接模块选取铰链模型中一个节点,记为P1,并标记P1所属的部件为H11;然后,找出铰链模型中除部件H11 之外到点P1距离最小的点,记为P2,并标记P2所属的部件为H12,H11和H12即需要连接起来的阴铰链和阳铰链;同理识别出另外一对阴铰链和阳铰链H21和H22。
第二步、分组后的铰链分别与车门模型的建立连接的具体处理过程:首先,找出部件H11中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-11;再找出部件H12中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-12;然后,识别车门模型中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为doorset(车门-孔集合);最后,分别循环遍历doorset和nodeset-11,doorset和nodeset-12这两组集合,对比每组集合中两点间的距离;当距离小于30mm时,自动建立rigid单元,连接满足要求的点, H11和H12部件就能够通过rigid单元完成与门的链接,同理另一对铰链H21和H22实现与车门的自动链接。
第三步、分组后的铰链分别与车身模型建立连接的具体处理过程:通过前处理软件识别车身模型中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为frameset(车身-构架集合);分别循环遍历frameset和nodeset-11、frameset和nodeset-12这两组集合中两点间的距离;当距离小于30mm时,自动建立rigid单元,连接满足要求的点,H11和H12就能够通过 rigid单元完成和车身相连;同理,另一对铰链H11和H12实现与车身的自动连接。
第四步、建立各组铰链之间的连接的具体处理过程:循环遍历nodeset-11和nodeset-12,并计算nodeset-11和nodeset-12中所有点之间的距离;若两个点之间的距离小于30mm时,把两点用beam单元相连,并放开转动自由度;进而完成H11和H12之间的连接;同理建立H21和H22之间的连接关系。
Claims (7)
1.一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,方法为:
步骤1、在前处理软件中导入被连接件A、铰链和被连接件B,并依次放入分别命名的总成模型中;
步骤2、运行集成于前处理软中的自动化部件铰链连接模块;
步骤3、完成所述被连接件A、铰链和被连接件B的连接;
其特征在于:所述步骤2自动化部件铰链连接模块处理步骤为:
步骤2.1、自动化部件铰链连接模块进行连接件分组;
步骤2.2、将分组后的铰链与被连接件A建立连接;
步骤2.3、将分组后的铰链与被连接件B建立连接;
步骤2.4、建立各组铰链之间的连接;
进而完成所述被连接件A、铰链和被连接件B之间的连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述自动化部件铰链连接模块进行连接件分组的具体处理步骤为:首先,自动化部件铰链连接模块选取铰链模型中一个节点,记为P1,并标记P1所属的部件为Hi1;然后,找出铰链模型中除部件Hi1之外到点P1距离最小的点,记为P2,并标记P2所属的部件为Hi2,Hi1和Hi2即为需要连接起来的第i对阴铰链和阳铰链,i∈{1、2、3...}。
3.根据权利要求2所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述分组后的铰链分别与被连接件A建立连接的具体处理过程为:首先,找出第i对阴铰链Hi1中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i1;再找出阳铰链Hi2中所有的孔:用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为nodeset-i2;然后,识别被连接件A中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔面上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedA;最后,分别循环遍历connectedA和nodeset-i1,connectedA和nodeset-i2,这两组集合中两点间的距离,对比每组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立刚性连接,连接满足要求的点,阴铰链Hi1和阳铰链Hi2部件即通过rigid单元完成与被连接件A的链接。
4.根据权利要求3所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述将分组后的铰链与被连接件B建立连接的具体处理过程为:通过前处理软件识别被连接件B中所有shell单元部件上所有的孔,用rigid单元分别抓取每个孔上的点,形成对应孔面的刚性单元并将其中心节点的集合记为connectedB;分别循环遍历connectedB和nodeset-i1、connectedB和nodeset-i2这两组集合中两点间的距离;当距离小于设置的阈值时,自动建立刚性连接,连接满足要求的点,Hi1和Hi2即通过rigid单元完成和被连接件B。
5.根据权利要求3所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述建立各组铰链之间的连接的具体处理过程:循环遍nodeset-i1和nodeset-i2,并计算nodeset-i1和nodeset-i2中所有点之间的距离;若两个点之间的距离小于设置的阈值时,把两点用beam单元相连,并放开转动自由度;进而完成Hi1和Hi2之间的连接。
6.根据权利要求3所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述分组后的铰链分别与被连接件A建立连接时,两组集合connectedA和nodeset-i1,connectedA和nodeset-i2设置的距离的阈值为30mm。
7.根据权利要求4所述的一种自动化部件铰链连接的CAE建模方法,其特征在于:所述将分组后的铰链与被连接件B建立连接时,两组集合connectedB和nodeset-i1、connectedB和nodeset-i2设置的距离的阈值为30mm。
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