CN109376378B - 一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明保护一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，包括前处理过程和后处理过程，前处理过程包括步骤：（1）在白车身模型中建立单点SPC约束；（2）对每个白车身安装点的安装孔建立刚性单元并进行加载，创建工况；（3）设置结果输出并进行模型导出及提交Nastran计算，生成后缀为op2的结果文件。后处理过程包括步骤（4）完成白车身安装点刚度的自动提取。本方法能快速提取白车身安装点刚度结果，既提高了白车身效率的前、后处理效率，又避免了出错、节约了人工计算出错的成本。

Description

一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法
技术领域
本发明涉及软件建模及模拟技术，具体涉及提取白车身安装点刚度结果的处理方法。
背景技术
在利用有限元软件进行乘用车和商用车的白车身进行安装点刚度分析时，在前处理阶段需要对几十个安装点的每个安装点进行安装点工况手动建立，对每个安装点都需要手动选择几十个节点用来建立刚性单元、建立局部坐标系、把局部坐标系赋给节点、建立安装点载荷集合名称、对安装点沿安装孔的法向施加载荷、创建安装点载荷工况，这个过程需要重复该操作几十次。并且后处理阶段提取安装点刚度时也需要手动提取，对每个安装点需要选择相应工况、选择位移结果、选择安装点法向分量、选择对应安装点的结果、再用载荷除以位移得到刚度结果，这个过程也需要重复几十次才能得到，该过程复杂，流程繁琐，工作量大，效率低，耗费时间久，且容易出错。
因此，非常有必要开发一种快速提取白车身安装点刚度分析的前后处理方法，实现该过程自动化，以克服现有方法工作量大，效率低，耗费时间久，容易出错等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，实现安装点工况创建的自动化及安装点刚度结果提取的自动化，以克服现有方法工作量大，效率低，耗费时间久，容易出错等缺点。
本发明的技术方案如下：
一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，前处理过程包括步骤：
（1）在白车身模型中建立单点SPC约束；
（2）对每个白车身安装点的安装孔建立刚性单元并进行加载，创建工况；
（3）设置结果输出并进行模型导出及提交Nastran计算（Nastran是一种大型应用有限元程序），生成后缀为op2的结果文件。
后处理过程包括步骤：
（4）用HyperView后处理软件查看结果文件，完成白车身安装点刚度的自动提取。
具体地，所述步骤（1）在白车身模型中建立单点SPC约束处理过程：
（1.1）首先，程序自动删除模型中的所有载荷集合、工况集合，以及输出设置卡片等；
（1.2）其次，自动建立SPC集合，并记录其spc_id号；
(1.3)最后，自动对预先设置好节点号的约束点施加约束，建立的约束自动放到当前载荷集合即SPC集合里面。
具体地，所述步骤（2）每个白车身安装点的安装孔建立刚性单元并进行加载，创建工况处理过程：
（2.1）首先，输入白车身安装点的名称，记为FixP1，由于载荷幅值都是固定的，这里可以不需要输入，默认值设为规范要求幅值；
（2.2）其次，手动选取白车身模型中的和名称对应安装点的一个安装孔上的一个节点，标记为N1，并通过N1找到其所属的部件，记为Comp1；通过Comp1和N1找出该孔上所有的边界节点，从而找到该孔washer的所有节点，记为Nset1；
（2.3）再次，通过节点集Nset1创建刚性单元rbe2，其新生成的刚性单元rbe2主节点标记为N2，新生成的刚性单元rbe2标记为E1，以N2为球心，半径为20mm进行搜索，找到其他螺栓层的washer节点，标记为Nset2；
（2.4）然后，对刚性单元E1进行更新从节点Nset1，从节点集由Nset1变为Nset1与Nset2之和，主节点不变；
（2.5）然后，在N2节点处建立局部坐标系，该局部坐标系以Nset1集合的三个节点为局部坐标系的x-y平面，局部坐标系的z轴级为安装孔所在平面的法向。其局部坐标系标记为sys1，并把节点N2的分析坐标系设置为sys1；
（2.6）然后根据安装点名字FixP1创建载荷集合FixP1；其载荷编号标记为load_id；最后创建安装点载荷工况命名为FixP1+N2，其约束为spc_id，载荷为load_id，在节点N2上施加沿局部坐标系z向载荷幅值为F的集中力，
（2.7）上述过程不断重复，直到白车身安装点刚度工况全部完成为止。
上述过程只需输入FixP1和手动选取N1，其他全部为自动完成。
具体地，所述步骤（3）设置结果输出并进行模型导出及提交Nastran计算处理过程：
（3.1）首先，需要设置白车身安装点刚度的分析类型为线性静力分析；
（3.2）其次，参数设置输出op2文件及Param其他参数；
（3.3）再次，设置输出位移、应力、应变能等；然后，导出Nastran的后缀为bdf的有限元模型，并提交Nastran计算，生成后缀为op2的结果文件。
具体地，所述步骤（4）完成白车身安装点刚度的自动提取处理过程为：
（4.1）首先，手动选择计算模型后缀为bdf的模型文件，自动载入后缀为op2的结果文件；
（4.2）其次，根据bdf模型文件和op2结果文件获得每个工况的名称和编号，根据工况名称FixP1+N2，对工况名称进行分割，得到安装点名称和测量点编号，分别标记为FixP1和N2；
（4.3）再次，设置当前工况为FixP1+N2，结果为位移结果，并设置分量为z向，选择组为全部，坐标系设置为分析坐标系，提取节点编号为N2的位移值，标记为Ｄ；
（4.4）然后，通过加载的集中力F和得到沿加载力方向的位移Ｄ，通过力除以位移，即Ｆ/Ｄ，可以得到白车身安装点刚度Ｋ；
（4.5）最后，遍列白车身安装点刚度的每个工况，可以得到白车身安装点刚度名称列表List_FixP和刚度列表List_K，并写入报告。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具体明显的有益效果
本发明快速提取白车身安装点刚度结果，既提高了白车身效率的前、后处理效率，又避免了出错、节约了人工计算出错的成本，未使用本方法前，没完成一台白车身的安装点刚度前后处理需要耗时约8个小时，而且容易出错，使用本方法后，一次只需要10分钟。以一年完成5个车型，每个车型4轮分析，每次分析20次分析与优化进行计算，按50元/小时计算成本，可以每年节约16万元/年。
附图说明
图1为本发明方法的构架图；
图2为白车身安装点刚度前处理流程图；
图3为白车身安装点刚度后处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明方法是基于软件HyperWorks开发，由两个子模块组成：前处理模块、后处理模块，其中后处理模块的运行依赖于前处理模块的设置。与此同时，集成模块可以提供GUI，便于工程师便捷、直观地进行操作，完成仿真分析，前处理执行流程如图2所示。后处理执行流程如图3所示。
其整个运行过程如下：
步骤1、打开前处理软件HyperMesh，导入白车身的网格模型；
步骤2、运行集成到前处理软件HyperMesh的TCL/TK白车身安装点刚度前处理程序；
步骤3、完成约束及每个安装点工况创建，以及输出参数设置，并提交Nastran计算；
步骤四、打开后处理程序HyperView；
步骤五、运行集成到后处理软件HyperView的TCL/TK白车身安装点刚度后处理程序；
步骤六、完成白车身安装点刚度的自动提取并写入幻灯片报告文档中。
以下对本发明方法的具体处理流程进行详细说明：
如图2所示，白车身安装点刚度前处理流程为：
第一步、打开前处理软件HyperMesh。
第二步、导入已经做好连接的白车身的网格模型。
第三步、运行集成到前处理软件HyperMesh的TCL/TK白车身安装点刚度前处理程序。
第四步、对白车身安装点刚度分析模型按照分析规范施加自由度约束，在白车身模型中建立单点SPC约束，具体处理过程如下：
首先，程序自动删除模型中的所有载荷集合，工况集合，并设置求解参数：包括求解类型为静态分析类型、设置结果输出到op2文件、设置节点位移、应变能输出等参数；
其次，自动建立SPC集合，并记录其spc_id号；
最后，自动对预先设置好节点号的约束点施加约束，建立的约束自动放到当前载荷集合即SPC集合里面。
第五步、白车身安装点载荷工况创建，具体过程如下：
首先，输入白车身安装点的名称，记为FixP1，载荷幅值都是固定的，这里可以不需要输入，默认值设为规范要求幅值，如果安装点名称已经存在，则程序提示需要重新输入安装点名字，如果输入的安装点名字不存在，则运行下一步。
其次，手动选取白车身模型中的和名称对应安装点的一个安装孔上的一个节点，标记为N1，并通过N1找到其所属的部件，记为Comp1；通过Comp1和N1找出该孔上所有的边界节点，从而找到该孔washer的所有节点，记为Nset1。
再次，通过节点集Nset1创建刚性单元rbe2，其新生成的刚性单元rbe2主节点标记为N2，新生成的刚性单元rbe2标记为E1，以N2为球心，半径为20mm进行搜索，找到其他螺栓层的washer节点，标记为Nset2。
然后，对刚性单元E1进行更新从节点Nset1，从节点集由Nset1变为Nset1与Nset2之和，主节点不变。
然后，在N2节点处建立局部坐标系，该局部坐标系以Nset1集合的三个节点为局部坐标系的x-y平面，局部坐标系的z轴级为安装孔所在平面的法向。其局部坐标系标记为sys1，并把节点N2的分析坐标系设置为sys1。
然后根据安装点名字FixP1创建载荷集合FixP1；其载荷编号标记为load_id；
最后创建安装点载荷工况命名为FixP1+N2，其约束为spc_id，载荷为load_id，在节点N2上施加沿局部坐标系z向载荷幅值为F的集中力，上述过程不断重复，直到白车身安装点刚度工况全部完成为止。
上述过程只需输入FixP1和手动选取N1，其他全部为自动完成。
第六步、白车身安装点工况全部建立完成后，进行模型求解参数设置及输出，具体过程如下：
首先，需要设置白车身安装点刚度的分析类型为线性静力分析；
其次，参数设置输出op2文件及Param其他参数；
再次，设置输出位移、应力、应变能等；然后，导出Nastran的后缀为bdf的有限元模型，模型的名字需要根据车型及版本号规范要求进行命名，这样的名字易于被他人识别，并且要求导出的模型目录为非中文目录。
第七步、提交Nastran计算，生成后缀为op2的结果文件。
如图3所示，白车身安装点刚度后处理模块的方法为：
第一步、打开后处理软件HyperView。
第二步、运行集成到后处理软件HyperView的TCL/TK白车身安装点刚度后处理程序。
第三步、导入后处理结果文件：这里需要手动选择计算模型后缀为bdf的模型文件，程序自动载入后缀为op2的结果文件。这里要求后缀为op2的结果文件和bdf模型文件放置在同一非中文目录下面。
第四步、读取工况信息获得安装点名称及加载点信息：根据bdf模型文件和op2结果文件获得每个工况的名称和编号，根据工况名称FixP1+N2，对工况名称进行分割，得到安装点名称和测量点编号，分别标记为FixP1和N2。
第五步、读取加载点位移结果：根据上一步得到安装点名称及测量点编号FixP1和N2，设置当前工况为FixP1+N2，设置结果类型为位移结果，并设置分量为z向，选择组为全部，结果坐标系设置为分析坐标系，提取节点编号为N2的位移值，标记为Ｄ。
第六步、得到刚度计算结果：通过加载的集中力F和得到沿加载力方向的位移Ｄ，通过力除以位移，即Ｆ/Ｄ，可以得到白车身安装点刚度Ｋ；最后，遍列白车身安装点刚度的每个工况，可以得到白车身安装点刚度名称列表List_FixP和刚度列表List_K。
第七步、写入幻灯片报告：把得到的安装点名称及对应的刚度值写入对应报告的表格中。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，其特征在于，包括前处理过程和后处理过程：
前处理过程包括步骤：
（1）在白车身模型中建立单点SPC约束；
（2）对每个白车身安装点的安装孔建立刚性单元并进行加载，创建工况；
（3）设置结果输出并进行模型导出及提交Nastran计算，生成后缀为op2的结果文件；
后处理过程包括步骤：
（4）完成白车身安装点刚度的自动提取；
所述步骤（2）具体包括：
（2.1）输入白车身安装点的名称，记为FixP1，默认值设为规范要求幅值；
（2.2）选取白车身模型中的和名称对应安装点的一个安装孔上的一个节点，标记为N1，并通过N1找到其所属的部件，记为Comp1；通过Comp1和N1找出所述安装孔上所有的边界节点，从而找到所述安装孔washer的所有节点，记为节点集Nset1；
（2.3）通过节点集Nset1创建刚性单元rbe2，其新生成的刚性单元rbe2主节点标记为N2，新生成的刚性单元rbe2标记为E1，以N2为球心，半径为20mm进行搜索，找到其他螺栓层的孔washer节点，标记为节点集Nset2；
（2.4）对刚性单元E1进行更新，从节点集由Nset1变为Nset1与Nset2之和，主节点不变；
（2.5）在N2节点处建立局部坐标系，该局部坐标系以Nset1集合的三个节点为局部坐标系的x-y平面，局部坐标系的z轴级为安装孔所在平面的法向，其局部坐标系标记为sys1，并把节点N2的分析坐标系设置为sys1；
（2.6）根据安装点名字FixP1创建载荷集合FixP1，其载荷编号标记为load_id；最后创建安装点载荷工况命名为FixP1+N2，其约束为spc_id，载荷为load_id，在节点N2上施加沿局部坐标系z向载荷幅值为F的集中力；
（2.7）将2.1-2.6过程不断重复，直到白车身安装点刚度工况全部完成为止。
2.根据权利要求1所述的快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：
（1.1）删除模型中的所有载荷集合、工况集合，并设置求解参数：包括求解类型为静态分析类型、设置结果输出到op2文件、设置节点位移、应变能输出参数；
（1.2）建立SPC集合，并记录其spc_id号；
（1.3）对预先设置好节点号的约束点施加约束，建立的约束放到当前载荷集合即SPC集合里面。
3.根据权利要求1所述的快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括：
（3.1）设置白车身安装点刚度的分析类型为线性静力分析；
（3.2）参数设置输出op2文件及Param其他参数，设置输出位移、应力、应变能；
（3.3）导出Nastran的后缀为bdf的有限元模型，并提交Nastran计算，生成后缀为op2的结果文件。
4.根据权利要求1所述的快速提取白车身安装点刚度结果的前后处理方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括：
（4.1）选择计算模型后缀为bdf的模型文件，载入后缀为op2的结果文件；
（4.2）根据bdf模型文件和op2结果文件获得每个工况的名称和编号，根据工况名称FixP1+N2，对工况名称进行分割，得到安装点名称和测量点编号，分别标记为FixP1和N2；
（4.3）设置当前工况为FixP1+N2，结果为位移结果，并设置分量为z向，选择组为全部，坐标系设置为分析坐标系，提取节点编号为N2的位移值，标记为Ｄ；
（4.4）通过加载的集中力F和得到沿加载力方向的位移Ｄ，通过力除以位移，即Ｆ/Ｄ，得到白车身安装点刚度Ｋ；
（4.5）遍列白车身安装点刚度的每个工况，得到白车身安装点刚度名称列表List_FixP和刚度列表List_K。
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