CN112270116A - 产品包装运输静力学分析方法、平台、存储介质及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据分析控制技术领域，公开了一种产品包装运输静力学分析方法、平台、存储介质及应用，输入用户基本信息，生成后续报告；通过仿真流程模块对产品包装运输静力学失效的研究，生成符合软件二次开发及编程语言特点的静力学自动化仿真流程；依据基本信息的填写以及静力学分析的结果，生成报告。有效规范产品设计的有限元分析，产出准确的仿真数据，提高产品仿真质量；对模型组件进行批量的自动化前后处理、求解、结果选取保存，可以有效减少仿真人员的操作，提高仿真工作的效率，节省人力、资源的投入。静力学仿真的普及使用，将极大减少产品样机、模型机的用量，对节省研发成本起到了关键作用。
Description
技术领域
本发明属于数据分析控制技术领域，尤其涉及一种产品包装运输静力学分析方法、平台、存储介质及应用。
背景技术
目前，产品受发往地、区域的影响，在运输、仓储过程中会出现各类不规范的静力学加载行为，如不规范的堆码和水平夹持，直接威胁产品本身的质量，甚至出现批量的质量事故。物流过程中各类不规范操作导致的质量事故很难在设计开发中用物理试验去逐一进行验证。数值仿真能够快速、有效的发现包装产品结构上存在的缺陷和风险，从而为包装优化设计提供一定参考。
但是手动有限元仿真对技术人员有限元知识、经验要高，且手动仿真时间较长，且准确率跟仿真人员有很大的关系。所以，研发一种自动的包装运输有限元控制方法及仿真平台，可以有效的提升仿真准确率，且规范仿真流程，节省研发成本投入。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：手动有限元仿真对技术人员有限元知识、经验要高，且手动仿真时间较长，且准确率跟仿真人员有很大的关系。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种产品包装运输静力学分析方法、平台、存储介质及应用。
本发明是这样实现的，一种产品包装运输静力学分析方法包括：
步骤一、输入用户基本信息，生成后续报告；
步骤二、通过仿真流程模块对产品包装运输静力学失效的研究，生成符合软件二次开发及编程语言特点的静力学自动化仿真流程；
步骤三、依据基本信息的填写以及静力学分析的结果，生成报告。
进一步，在步骤一中，用户根据自己需求在基本信息板块输入个人信息，并对信息进行采集。
进一步，静力学自动化仿真流程包括以下步骤：
步骤一、模型导入；导入CAD模型，对组件进行不必要组件删除，精简模型，完成后保存模型状态，平台会自动读取模型信息进行下一步操作；
步骤二、载荷添加；精简模型后，根据参数设置板块读取堆码或加持的载荷信息，通过对模型坐标信息、组件关系的读取，进行模型载荷及边界条件的添加设定；
步骤三、模型处理方式确定；平台会生成模型信息，确定几何清理方式、单元类型、材料，生成信息文件；
步骤四、模型清理；平台自动读取用户填写的信息文件，进行模型的几何清理，对特别特征结构进行修改或删除；
步骤五、有限网格处理；几何清理完成后，平台依据每个产品组件的结构特征进行自动化网格划分，自动设定大小、自动检修网格质量，尽量保证生产合格的网格单元；
步骤六、接触连接；完成网格划分后，平台自动读取组件位置信息，进行穿透检测，后自动设定识别距离进行接触、连接设置；
步骤七、计算及结果查看；前处理完成后，平台将有限元模型导出，并上传服务器进行计算，同时在计算的同时可以开始另一项目的开展，即实现一个用户多个有限元的计算；
步骤八、结果查看。
本发明的另一目的在于提供实现所述的产品包装运输静力学分析方法的仿真平台，该产品包装运输静力学分析仿真平台包括：
基本信息输入模块，对静力学分析中堆码、加持载荷的添加以及参数进行输入；
自动化仿真模块，与所述基本信息输入模块相连接，通过对产品包装环境的实际工况和实验室条件下模拟工况进行相应测试、受力分析后，结合有限元知识进行的最佳仿真参数设置；
结果输出模块，与所述自动化仿真模块相连接，用于对分析结果进行输出。
进一步，该产品包装运输静力学分析仿真平台还包括：
软件调用模块，根据执行状态进行相关脚本调用，依次调用软件执行脚本进行有限元处理，自动识别模型特征进行处理，并输出相应的执行信息，保存模型结果；
信息读取模块，利用ANSYS的二次开发，参数化对有限元模型进行计算、结果读取；
实时反馈模块，在平台及平台调取的软件中进行处理，实时反馈进度状态
警告及报错模块，在有限元处理时，及时报告处处理中的警告及错误，防止用户失误操作引发的错误；以及计算时的警告文件输出，方便了解模型中存在的隐患。
进一步，所述软件调用模块集成有前处理模块，计算器模块，结果查看模块。
进一步，所述自动化仿真模块根据个人需要进行材料点选，材料点选是对某些可能有明显受力的组件材料进行选择或者自行更改数据。
进一步，所述软件调用模块根据用户提前设定的参数自动在脚本中进行信息更换，修正脚本中参数的设定，依次调用软件执行脚本进行有限元处理，自动识别模型特征进行处理，并输出相应的执行信息，保存模型结果。
进一步，所述警告及报错模块中途检测到模型异常，脚本会输出error文件，并发出警告，呈现于平台界面。
进一步，所述警告及报错模块包含模型检测模块、穿透检测模块，并输出检测报告。
本发明的另一目的在提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：获取用于用户输入的基本信息；
对产品包装运输静力学失效进行分析，生成静力学自动化仿真程序；
根据所述用户输入的基本信息以及静力学自动化仿真程序获取的静力学分析的结果，生成报告。
本发明的另一目的在提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：获取用于用户输入的基本信息；
对产品包装运输静力学失效进行分析，生成静力学自动化仿真程序；
根据所述用户输入的基本信息以及静力学自动化仿真程序获取的静力学分析的结果，生成报告。
本发明的另一目的在提供一种所述产品包装运输静力学分析方法在物品运输、仓储过程中出现各类不规范的静力学加载行为分析上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、通过利用平台规范产品设计的有限元分析方式，保证了仿真分析方式的准确性，提高仿真的精准度；
第二、通过对仿真方法、技术参数的集成，利用软件二次开发对产品模型进行自动化的批处理，可有效提高仿真效率，节省人力、资源的投入；
第三、平台预留多个交互界面，方便用户进行特定的有限元分析需求，达到平台的多种分析利用；
第四、仿真分析平台可以有效规范产品设计的有限元分析，产出准确的仿真数据，提高产品仿真质量；
第五、对模型组件进行批量的自动化前后处理、求解、结果选取保存，可以有效减少仿真人员的操作，提高仿真工作的效率，节省人力、资源的投入。静力学仿真的普及使用，将极大减少产品样机、模型机的用量，对节省研发成本起到了关键作用；
第六、平台的应用降低了对设计人员仿真知识的要求，扩大仿真运用人员范围，加快产品的研发周期。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的产品包装运输静力学分析方法流程图。
图2是本发明实施例提供的仿真平台功能图。
图3是本发明实施例提供的平台仿真板块任务流程图
图4是本发明实施例提供的参数输入界面图。
图5是本发明实施例提供的脚本执行流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种产品包装运输静力学分析方法、平台、存储介质及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
通过对软件的二次开发及参数化设定，利用脚本完成对模型的快速前后处理，开发静力学仿真平台，整合软件调用及脚本执行。该平台集成和封装模型前处理、仿真求解和结果后处理等软件，具备模型自动化简化、材料属性自动关联、网格自动划分、接触自动设置、载荷自动加载、自动化仿真计算和自动化出报告等功能。
该平台包含信息输入、自动化仿真、结果输出三个板块，以及堆码和水平夹持两种工况分析。解决了大部分产品的静力学仿真分析及仿真分析的技术统一问题。在统一的参数化快速仿真界面下，实现产品堆码与水平夹持的自动化仿真流程。静力学仿真平台规范了产品设计的有限元分析方式，集成了仿真分析、报告生成，极大提升了对产品包装运输工况(堆码和加持)的仿真准确率，拓宽包装运输静力学有限元分析范围，同时批量化的组件前处理，节省了仿真人员的工作量，加快了产品开发进度。
针对产品包装运输静力学堆码及加持的自动化仿真及分析，利用软件二次开发，针对产品模型特性进行脚本编写，自动完成模型的中面抽取、几何清理、网格划分及质量检测、载荷添加、连接设置等。平台会基于服务器直接运行，用户只需提交CAD文件，设定需要，就可完成一次标准仿真，加快了处理速度，提高了研发进程；降低了有限元分析的门槛，设计人员进行简单有限元知识学习便可独立完成静力学仿真，使用范围广泛。
如图1所示为包装运输静力学自动化平台仿真流程图，主要针对包装产品。平台包含基本信息输入、自动化仿真、结果输出三个执行模块，以及软件调用、信息读取、实时反馈、警告及报错等额外功能。方便用户使用及相关静力学分析报告的生成。
(1)基本信息填写：首先在基本信息板块，该模块属于需求提出及相关信息采集阶段，用户根据自己需求输入个人信息，包含单位、产品类型、仿真方式、要求结果等。这些信息的采集，一方面便于后续输出标准的仿真研究报告；另一方面也是根据用户的仿真需求，进行相关有限元分析材料、载荷的设置，方便后续自动化仿真流程的实现。
(2)仿真流程模块是经过对产品包装运输静力学失效关键技术研究，提出符合软件二次开发及编程语言特点的静力学自动化仿真流程。
模型导入：最佳仿真流程如图所示，主要为模型导入(导入CAD模型)，考虑到模型的载荷工况及有限元处理等条件，用户需对组件进行不必要组件删除，精简模型，完成后保存模型状态，平台会自动读取模型信息进行下一步操作。
载荷添加：精简模型后，平台根据前面“基本信息”，特别是参数设置板块(图4为参数设置界面)，读取堆码或加持的载荷信息，通过对模型坐标信息、组件关系的读取，进行模型载荷及边界条件的添加设定。
模型处理方式确定：平台会生成模型信息，方便用户根据需要进行模型处理方式信息的选择(平台设有有限元元素库，会提供相关处理方法方便用户选择)。确定几何清理方式、单元类型、材料等，生成信息文件。完成后平台会自动进行信息防漏检测，防止用户错漏信息。
模型清理：平台自动读取用户填写的信息文件，进行模型的几何清理，对特别特征结构，如倒角、缺边、多余面、自由线等进行修改或删除。并根据模型特征结构，壳体进行中面抽取及抽取后模型结构修复，实体主要进行适当小边、小面修理。针对壳体类产品，特别是外机、窗机等壳体结构较多的产品，该平台的几何清理上有很大的优势，能快速解决中面抽取后的多余面、少面现象。
有限网格处理：几何清理完成后，平台会依据每个产品组件的结构特征进行自动化网格划分，自动设定大小、自动检修网格质量，尽量保证生产合格的网格单元。在保证不改变模型结构的基础上，有限的实现高质量网格的生成。特别是空调拐角、凹槽网格的生成。避免后续大批量网格的修改。
接触连接：完成网格划分后，平台自动读取组件位置信息，进行穿透检测，后自动设定识别距离进行接触、连接设置。
计算及结果查看：前处理完成后，平台将有限元模型导出，并上传服务器进行计算，这样有利于节省计算时间，同时在计算的同时可以开始另一项目的开展，即实现一个用户多个有限元的计算。
结果查看：在服务器中，计算完成后进行相关静力学分析的后处理，完成后处理需要查看的数据，如应力、应变、形变等的结果保留，并去除不必要的结果，生成特定结果文件(原始结果文件较大，生成较小的文件方便读取)。方便用户从平台调取文件，既可以自己电脑的多次下载也可其它电脑的调取使用。
(3)报告的生成，基本依据前面基本信息的填写以及静力学分析的结果生成。堆码仿真分析时，便会在报告中简述堆码工况、及堆码图，以及结果的相关应力、应变图、形变图等。
如图2所示，主要列出了平台功能图。平台集成了前处理、计算器、结果查看，利用C#语言编程进行Tcl脚本的调用，在前处理软件中完成前处理，后利用ANSYS的二次开发，参数化对有限元模型进行计算、结果读取。最后调用结果文件进行查看，保存结果，形成规范的仿真报告。
用户全工程在平台及平台调取的软件中进行处理，实时反馈进度状态，发出进程信息，方便用户监控静力学分析的状态，提醒用户操作。特别是在有限元处理时，及时报告处处理中的警告及错误，防止用户失误操作引发的错误。以及计算时的警告文件输出，方便了解模型中存在的隐患。
具体设计的平台仿真任务流程如图3所示，用户在平台界面依据上述过程进行操作，每个环节设有状态显示，保证用户清楚了解仿真进程。进入平台界面，用户填写基本信息。参数输入主要是针对静力学分析中堆码、加持载荷的添加以及相关参数的设定。
如图4所示，用户可以根据个人需要进行材料点选，特别是对某些可能有明显受力的组件材料进行仔细选择，保证仿真精度的实现。也可自行更改数据，载荷设置中的堆码依据包装运输规范进行设计，方便设计人员使用，规范仿真流程。
如图5所示，为脚本执行流程。每个脚本都有详细的功能介绍，如模型导入、载荷添加、中面抽取、网格划分等等。平台根据用户提前设定的参数自动在脚本中进行信息更换，修正脚本中参数的设定。
平台根据执行状态进行相关脚本调用，每个脚本代表了模型有限元的一个处理环节，平台会依次调用软件执行脚本进行有限元处理，自动识别模型特征进行处理，并输出相应的执行信息，保存模型结果。
如中途检测到模型异常，脚本会输出error文件，并发出警告，呈现于平台界面。脚本功能包含模型检测、穿透检测，并可输出检测报告，提醒用户发现问题，有助于帮助研发人员快速进行修改、设计。
该平台中仿真模块的设定是通过对产品包装环境的实际工况和实验室条件下模拟工况进行相应测试、受力分析后，结合有限元知识进行的最佳仿真参数设置，保证了平台仿真的准确性。特别针对产品的堆码仿真，基本模拟了实验室环境下的工况。根据压力加载进行设计，保证了结果的准确性。
经过相应的平台操作流程培训，普通设计人员(不限CAE工程师)即可依据简单的力学分析完成整个仿真过程，拓宽了有限元仿真的使用范围，产品设计人员均可单独完成CAE仿真工作者任务。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种产品包装运输静力学分析方法，其特征在于，所述产品包装运输静力学分析方法包括：
获取用户输入的基本信息；
对产品包装运输静力学失效进行分析，生成静力学自动化仿真程序；
根据所述用户输入的基本信息以及静力学自动化仿真程序获取静力学分析结果，生成报告。
2.如权利要求1所述的产品包装运输静力学分析方法，其特征在于，所述静力学自动化仿真程序包括以下步骤：
步骤一、模型导入；导入CAD模型，对组件进行不必要组件删除，精简模型，完成后保存模型状态，平台会自动读取模型信息进行下一步操作；
步骤二、载荷添加；精简模型后，根据参数设置板块读取堆码或加持的载荷信息，通过对模型坐标信息、组件关系的读取，进行模型载荷及边界条件的添加设定；
步骤三、模型处理方式确定；平台会生成模型信息，确定几何清理方式、单元类型、材料，生成信息文件；
步骤四、模型清理；平台自动读取用户填写的信息文件，进行模型的几何清理，对特别特征结构进行修改或删除；
步骤五、有限网格处理；几何清理完成后，平台依据每个产品组件的结构特征进行自动化网格划分，自动设定大小、自动检修网格质量，尽量保证生产合格的网格单元；
步骤六、接触连接；完成网格划分后，平台自动读取组件位置信息，进行穿透检测，后自动设定识别距离进行接触、连接设置；
步骤七、计算及结果查看；前处理完成后，平台将有限元模型导出，并上传服务器进行计算，同时在计算的同时可以开始另一项目的开展，即实现一个用户多个有限元的计算；
步骤八、结果查看。
3.一种产品包装运输静力学分析仿真平台，其特征在于，所述产品包装运输静力学分析仿真平台包括：
基本信息输入模块，对静力学分析中堆码、加持载荷的添加以及参数进行输入，还用于对用户根据自己需求输入的个人信息进行采集；
自动化仿真模块，与所述基本信息输入模块相连接，通过对产品包装环境的实际工况和实验室条件下模拟工况进行相应测试、受力分析后，结合有限元知识进行的最佳仿真参数设置；
结果输出模块，与所述自动化仿真模块相连接，用于对分析结果进行输出。
4.如权利要求3所述的产品包装运输静力学分析仿真平台，其特征在于，所述产品包装运输静力学分析仿真平台还包括：
软件调用模块，根据执行状态进行相关脚本调用，依次调用软件执行脚本进行有限元处理，自动识别模型特征进行处理，并输出相应的执行信息，保存模型结果；
信息读取模块，利用ANSYS的二次开发，参数化对有限元模型进行计算、结果读取；
实时反馈模块，在平台及平台调取的软件中进行处理，实时反馈进度状态警告及报错模块，在有限元处理时，及时报告处处理中的警告及错误，防止用户失误操作引发的错误；以及计算时的警告文件输出，方便了解模型中存在的隐患。
5.如权利要求4所述的产品包装运输静力学分析仿真平台，其特征在于，所述软件调用模块集成有前处理模块，计算器模块，结果查看模块；
所述软件调用模块根据用户提前设定的参数自动在脚本中进行信息更换，修正脚本中参数的设定，依次调用软件执行脚本进行有限元处理，自动识别模型特征进行处理，并输出相应的执行信息，保存模型结果。
6.如权利要求4所述的产品包装运输静力学分析仿真平台，其特征在于，所述警告及报错模块中途检测到模型异常，脚本会输出error文件，并发出警告，呈现于平台界面；
所述警告及报错模块包含模型检测模块、穿透检测模块，并输出检测报告。
7.如权利要求3所述的产品包装运输静力学分析仿真平台，其特征在于，所述自动化仿真模块根据个人需要进行材料点选，材料点选包括对某些可能有明显受力的组件材料进行选择或者自行更改数据。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：获取用于用户输入的基本信息；
对产品包装运输静力学失效进行分析，生成静力学自动化仿真程序；
根据所述用户输入的基本信息以及静力学自动化仿真程序获取的静力学分析的结果，生成报告。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：获取用于用户输入的基本信息；
对产品包装运输静力学失效进行分析，生成静力学自动化仿真程序；
根据所述用户输入的基本信息以及静力学自动化仿真程序获取的静力学分析的结果，生成报告。
10.一种如权利要求1～2任意一项所述产品包装运输静力学分析方法在物品运输、仓储过程中出现各类不规范的静力学加载行为分析上的应用。
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