CN204790978U - 一种焊接的模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接的模拟装置，用于提高焊接模拟的工作效率，减少人工的频繁操作，避免因人工操作的疏忽导致的误差。本实用新型提供的焊接的模拟装置可包括：计算机硬件和hyperworks平台、节点选择部件、焊缝检测部件和刚性单元建立部件，其中，所述hyperworks平台基于所述计算机硬件上运行的操作系统执行，所述节点选择部件、所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件集成在所述焊接的模拟装置内部，所述节点选择部件通过通信接口和所述焊缝检测部件连接，所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件通过通信接口连接。

Description

一种焊接的模拟装置

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，具体涉及一种焊接的模拟装置。

背景技术

全承载客车是目前安全性较高的客车之一，采用全承载结构，使客车的行车更加具有敏捷性、平稳性、舒适性和安全性，再加上其低地板设计、人性化配置、低排放、环保化、乘客空间大等优势，造就了全承载客车独一无二的产品优势。在全承载客车的整车制造领域中已经广泛使用计算机辅助设计（CAE，ComputerAidedEngineering）技术，尤其是已经广泛应用到客车研发的各个流程中，例如在客车制造的骨架强度测试中，全承载客车采用的是全承载式车身骨架，这种骨架是由一系列的矩形钢或方钢焊接而成，客车骨架的结构强度分析也常使用CAE来完成。

在客车有限元分析建模中，焊接的模拟是将两个构件连接端的节点一对一的用刚性单元连接起来，而传统的全承载式车身骨架焊缝非常多，例如，一个长度为12m的整车骨架需要建立的刚性单元大约有3万至5万个，每个刚性单元的建立，CAE工程师都需要操作鼠标两次，通过人工观察找到需要连接的节点，逐个由手工点击操作进行连接，如果是一个人进行连接，只建立刚性单元就需要花去两天的时间，极大影响有限元建模的速度，而且人工的操作容易发生遗漏的情况，后期仍需要对所有焊缝处一一进行排查，以免发生漏连接的情况，造成仿真结果的不准确，这极大增加了CAE工程师的工作量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种焊接的模拟装置，用于提高焊接模拟的工作效率，减少人工的频繁操作，避免因人工操作的疏忽导致的误差。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的如下技术方案：

本实用新型提供一种焊接的模拟装置，包括：计算机硬件和hyperworks平台、节点选择部件、焊缝检测部件和刚性单元建立部件，其中，所述hyperworks平台基于所述计算机硬件上运行的操作系统执行，所述节点选择部件、所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件集成在所述焊接的模拟装置内部，所述节点选择部件通过通信接口和所述焊缝检测部件连接，所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件通过通信接口连接；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述节点选择部件根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述焊缝检测部件若所述间距信息小于预置的容差阈值，确定所述两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述刚性单元建立部件在所述焊缝上建立刚性单元，并在所述刚性单元建立完成后对所述全承载式车身骨架进行有限元分析建模。

采用上述技术方案后，本实用新型提供的技术方案将由如下优点：

在本实用新型提供的焊接的模拟装置中，包括有计算机硬件和hyperworks平台、节点选择部件、焊缝检测部件和刚性单元建立部件，计算机硬件和hyperworks平台控制节点选择部件首先根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，计算机硬件和hyperworks平台控制焊缝检测部件若间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，最后计算机硬件和hyperworks平台控制刚性单元建立部件在焊缝上建立刚性单元，并在刚性单元建立完成后对全承载式车身骨架进行有限元分析建模。本实用新型中是通过全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点之间的间距信息与容差阈值的大小关系来进行焊缝的自动查找与选择，若间距信息小于预置的容差阈值，则就可以确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，而无需通过人工观察来查找需要连接的节点，按照本实用新型提供的前述装置可以自动需要焊接的所有构件之间的焊缝查找，代替了人工操作的繁琐性，提高焊接模拟的工作效率，同时也减少了人工的频繁操作，避免因人工操作导致的误差问题。

附图说明

图1-a为本实用新型实施例提供的焊接的模拟装置的组成结构示意图；

图1-b为本实用新型实施例提供的节点选择模的一种组成结构示意图；

图1-c为本实用新型实施例提供的节点选择部件的另一种组成结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供一种焊接的模拟装置实现的方法的流程方框示意图；

图3为本实用新型实施例提供的焊接的模拟装置实现的方法的一种实现场景示意图；

图4为本实用新型实施例提供的在Hypermesh的操作界面中增加自定义按键的实现方式示意图；

图5为本实用新型实施例提供的选择构件的实现方式示意图；

图6-a为本实用新型实施例提供的建立刚性单元的实现方式示意图；

图6-b为图6-a的局部放大示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种焊接的模拟装置，用于提高焊接模拟的工作效率，减少人工的频繁操作，避免因人工操作的疏忽导致的误差。

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

需要说明的是，对于后述的装置实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的部件组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的部件顺序的限制，因为依据本实用新型，某些部件可以采用其他部件或者其他部件的组合来实现。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本实用新型所必须的。

为便于更好的实施本实用新型实施例的上述方案，下面还提供用于实施上述方案的相关装置。

请参阅图1-a所示，本实用新型实施例提供的一种焊接的模拟装置100，可以包括：计算机硬件101和hyperworks平台102、节点选择部件103、焊缝检测部件104、刚性单元建立部件105，其中，所述hyperworks平台102基于所述计算机硬件101上运行的操作系统执行，所述节点选择部件103、所述焊缝检测部件104和所述刚性单元建立部件105集成在所述焊接的模拟装置100内部，所述节点选择部件103通过通信接口和所述焊缝检测部件104连接，所述焊缝检测部件104和所述刚性单元建立部件105通过通信接口连接；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制节点选择部件103根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制焊缝检测部件104若所述间距信息小于预置的容差阈值，确定所述两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制刚性单元建立部件105在所述焊缝上建立刚性单元，并在所述刚性单元建立完成后对所述全承载式车身骨架进行有限元分析建模。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅如图1-b所示，所述节点选择部件103，包括：构件确定单元1031、节点位置获取单元1032和第一间距计算单元1033，所述构件确定单元1031和所述节点位置获取单元1032相连接，所述节点位置获取单元1032和所述第一间距计算单元1033相连接；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制构件确定单元1031通过宏命令在Hypermesh的用户自定义界面里生成自动化焊接按键，在所述自动化焊接按键被用户操作触发后，通过用户对所述自动化焊接按键的操作确定所述全承载式车身骨架中需要被焊接的结构上相邻的两个构件；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制节点位置获取单元1032根据所述自动化焊接按键确定的所述两个构件，从所述Hypermesh的平台数据库中获取到所述两个构件各自连接端的节点的位置信息；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第一间距计算单元1033计算所述两个构件各自连接端的节点的位置信息之间的差值，得到所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息。

在本实用新型的一些实施例中，计算机硬件101和hyperworks平台102控制所述构件确定单元1031获取用户对所述自动化焊接按键点击操作之后选中的所述全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件；将获取到的所述全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件写入到焊接模拟列表；根据预置的优先级从所述焊接模拟列表中依次选择需要被焊接的结构上相邻的两个构件。

在本实用新型的一些实施例中，计算机硬件101和hyperworks平台102控制所述焊缝检测部件104运行通过TCL/Tk语言实现的自动焊接脚本文件，遍历所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，判断所述间距信息是否小于预置的容差阈值，在所述间距信息小于预置的容差阈值时，检测到所述两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制所述刚性单元建立部件105继续运行通过TCL/Tk语言实现的所述自动焊接脚本文件，遍历检测到的每一条焊缝，在每一条焊缝上自动建立刚性单元。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅如图1-c所示，所述节点选择部件1013，包括：第一获取单元1034、第一遍历单元1035、第二获取单元1036、第二遍历单元1037和第二间距计算单元1038，其中，所述第一获取单元1034和所述第一遍历单元1035相连接，所述第一遍历单元1035和所述第二获取单元1036相连接，所述第二获取单元1036和所述第二遍历单元1037相连接，所述第二遍历单元1037和所述第二间距计算单元1038相连接；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第一获取单元1034获取所述全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第一遍历单元1035遍历获取到的每一条自由边，得到所有自由边上的节点，通过对所有构件的所有自由边上的节点的反转操作，获取到所有构件中非自由边上的节点，作为刚性单元的主节点；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第二获取单元1036获取所述全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第二遍历单元1037遍历获取到的每一条自由边，得到每一个构件的所有自由边上的节点，作为所述刚性单元的从节点；

计算机硬件101和hyperworks平台102控制第二间距计算单元1038根据所述刚性单元中的主节点和从节点，计算所述两个构件各自连接的节点之前的间距信息。

在本发明的一些实施例中，通信接口为RS-232C接口，或RS-422A接口，或RS-485接口，或总线接口。

通过以上内容对本实用新型的描述可知，在本实用新型提供的焊接的模拟装置中，包括有计算机硬件和hyperworks平台、节点选择部件、焊缝检测部件和刚性单元建立部件，计算机硬件和hyperworks平台控制节点选择部件首先根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，计算机硬件和hyperworks平台控制焊缝检测部件若间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，最后计算机硬件和hyperworks平台控制刚性单元建立部件在焊缝上建立刚性单元，并在刚性单元建立完成后对全承载式车身骨架进行有限元分析建模。本实用新型中是通过全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点之间的间距信息与容差阈值的大小关系来进行焊缝的自动查找与选择，若间距信息小于预置的容差阈值，则就可以确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，而无需通过人工观察来查找需要连接的节点，按照本实用新型提供的前述装置可以自动需要焊接的所有构件之间的焊缝查找，代替了人工操作的繁琐性，提高焊接模拟的工作效率，同时也减少了人工的频繁操作，避免因人工操作导致的误差问题。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本实用新型提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

接下来对本实用新型提供的焊接的模拟装置的具体实现进行举例说明，可应用于实现对全承载式车身骨架中需要焊接的节点的自动检测，请参阅图2所示，本实用新型提供的焊接的模拟装置实现的方法，可以包括如下步骤：

201、根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定两个构件各自连接端的节点之间的间距信息。

在本实用新型实施例中，为了对全承载式车身骨架进行有限元分析建模，需要对全承载式车身骨架中需要焊接的节点之间建立刚性单元，本实用新型中全承载式车身骨架的网格已经由CAE工程师划分完成，并且也已经完成对全承载式车身骨架中构件的单元质量调整完成，其中，全承载式车身骨架中的构件具体可以指的是矩形钢或者方钢，一系列的构件在焊接完成后得到全承载式车身骨架。本实用新型中首先获取到全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件，每个构件都包括有设置在构件上的连接端，两个构件各自连接端的节点在选择出之后，获取到两个构件各自连接端的节点的位置信息，其中节点的位置信息可以各种操作平台下建立的垂直坐标系中的坐标位置，也可以为各个节点之间的位置相对值。通过计算两个构件各自连接端的节点的位置信息之间的差值，可以得到两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，另外，还可以通过在预先建立的模型中直接获取到两个构件各自连接端的节点之间的间距信息。

在本实用新型中，从全承载式车身骨架中需要选择出结构上相邻的两个构件各自连接端的节点，则这些节点可能就是需要焊接的节点，本实用新型中确定是否是需要焊接的节点是通过确定节点之间的间距信息来得到，位置信息的获取以及间距信息的确定可以是由预先编写的程序代码来执行，并且对于多个节点的位置信息和多个节点之间的间距信息的计算可以通过编写的循环代码的重复执行来完成，因此即使在面对数据大的位置信息查找和间距信息计算时本实用新型仍可以实现快速完成。

在本实用新型的一些实施例中，步骤201根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接的节点的位置信息确定两个构件各自连接的节点之间的间距信息，具体可以包括如下步骤：

A1、通过宏命令在Hypermesh的用户自定义界面里生成自动化焊接按键，在自动化焊接按键被用户操作触发后，通过用户对自动化焊接按键的操作确定全承载式车身骨架中需要被焊接的结构上相邻的两个构件；

A2、根据自动化焊接按键确定的两个构件，从Hypermesh的平台数据库中获取到两个构件各自连接端的节点的位置信息；

A3、计算两个构件各自连接端的节点的位置信息之间的差值，得到两个构件各自连接端的节点之间的间距信息。

其中，在步骤A1至A3实现的间距信息计算方式中，可以是基于CAE平台来完成，例如可以是基于hyperworks平台来实现，当然可以不拘于hyperworks平台，而是可以采用其他的仿真分析平台来实现，只要能够满足有限元法（FEM，FiniteElementMethod）对刚性联结的焊接实现即可。具体的，在hyperworks平台中有用户自定义的操作界面，在hyperworks平台的操作界面的功能（英文为Utility）选项卡中增加一个自动化焊接按键，由用户来触发自动化焊接按键的执行，用户可以在操作界面中点击自动化焊接按键，用户可以用鼠标点击需要被焊接的两个构件，然后点击确定按键就可以完成自动化焊接功能。若需要焊接的构件越多，用户需要点击鼠标选择全部框选，就可以选择全承载式车身骨架中需要焊接的多个构件，实现用户的一键操作。由用户操作自动化焊接按键之后本实用新型中可以确定出在全承载式车身骨架中需要被焊接的结构上相邻的两个构件，然后执行步骤A2，在Hypermesh的平台数据库里，存储了在建立全承载式车身骨架时预先保存的各种信息参量，根据选定的两个构件，搜索Hypermesh的平台数据库，查找两个构件各自连接端的节点的位置信息，然后步骤A3中计算得到两个构件各自连接端的节点的间距信息，若有多组构件，需要计算可以得到多组的连接端的节点之间的间距信息。

进一步的，步骤A1中通过用户对自动化焊接按键的操作确定全承载式车身骨架中需要被焊接的结构上相邻的两个构件，具体可以包括如下步骤：

A11、获取用户对自动化焊接按键点击操作之后选中的全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件；

A12、将获取到的全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件写入到焊接模拟列表；

A13、根据预置的优先级从焊接模拟列表中依次选择需要被焊接的结构上相邻的两个构件。

其中，在步骤A11至A13描述的实现场景下，若用户点击鼠标选择了多个需要被焊接的构件，还需要在Hypermesh中定义一个便于选择构件的焊接模拟列表，在焊接模拟列表中写入全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件，然后在步骤A13中可以通过对各个构件的优先级顺序从焊接模拟列表中依次选择需要被焊接的结构上相邻的两个构件，这样可以实现对需要焊接的构件的自动选取，便于优先级高的构件优先进行焊缝的位置确定，其中，本实用新型中构件的优先级可以是按照构件的属性、名称、位置等确定的顺序关系，例如，在Hypermesh的平台中每个构件都携带自己的属性信息，在焊接模拟列表中存储构件时提取到每个构件的属性，然后按照构件的属性中支撑承受强力的大小作为优先级标识，优先选择能够支撑更大强力的构件进行焊接模拟，这样能够满足对全承载式车身骨架中对构件的焊接模拟定制化，便于用户的操作使用。

在本实用新型的一些实施例中，步骤201根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接的节点的位置信息确定所述两个构件各自连接的节点之间的间距信息，具体可以包括如下步骤：

B1、获取全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

B2、遍历获取到的每一条自由边，得到所有自由边上的节点，通过对所有构件的所有自由边上的节点的反转操作，获取到所有构件中非自由边上的节点，作为刚性单元的主节点；

B3、获取全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

B4、遍历获取到的每一条自由边，每一个构件的所有自由边上的节点，作为所述刚性单元的从节点；

B5、根据刚性单元中的主节点和从节点，计算两个构件各自连接的节点之间的间距信息。

具体的，步骤B1至B5中可以根据自由边和非自由边的拓扑关系来确定刚性单元所需要连接的焊缝位置，其中，构件的自由边指的是只有一个面拥有的线，构件的非自由边是指对自由边的所有节点进行反转操作得到的线，全承载式车身骨架基本为矩形钢结构，因此，矩形钢的两端通常是自由边，矩形钢需要跟别的方钢进行连接的地方就是共享边。具体的，步骤B2和步骤B4中遍历搜索装置可以是通过foreach语句来完成，foreach语句为数组或对象集合中的每个元素重复一个嵌入语句组。foreach语句用于循环访问集合以获取所需信息，但不需要更改集合内容，通过使用上述循环语句可以查找到刚性单元的主节点和从节点。在有限元理论里，刚性单元是一个一维的单元，刚性单元的节点有主节点和从节点之分，先选取的节点为主节点，从节点随主节点移动，相当于两个构件被刚性的连接在一起，本实用新型中通过刚性单元来模拟焊接的效果，不考虑焊接的工艺，把两根方钢连接在一起，这样力就可以传递出去。其中，步骤B2中是对所有构件的所有自由边的遍历，得到了所有构件的所有自由边的所有节点，通过这些所有构件的所有自由边的所有节点的反转操作，可以得到所有构件中所有非自由边上的所有节点，这些节点是刚性单元的主节点。在步骤B3和步骤B4中，需要单独遍历每一个构件的所有自由边，得到每一个构件的所有自由边上的所有节点，作为刚性单元的从节点，然后执行步骤B5中间距信息的计算，然后重新选择一个构件上的自由边来继续计算间距信息。

202、若间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝。

在本实用新型中，在获取到两个构件各自连接端的节点之间的间距信息之后，通过预先设置的容差（英文tolerance）阈值来判断两个构件各自连接端的节点之间是否存在焊缝，因此，本实用新型中能够根据间距信息与容差阈值的数值大小自动筛选中存在焊缝的节点。具体的，由计算出的两个构件各自连接端的节点之间的间距信息与容差阈值的数值关系来判断，判断获取到的上述间距信息是否小于上述容差阈值，在间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝。其中，容差阈值的具体选择可以根据应用场景来决定，例如在全承载车身骨架为客车骨架的情况下，容差阈值可以选择为8mm，但是还可以结合具体场景选择其他范围的容差，本实用新型不做限定。通常情况下，容差阈值取值为8mm的情况下对间距信息的筛选能够精确描述出两个构件各自连接端的节点之间是否存在焊缝。

在本实用新型的一些实施例中，步骤202若间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，具体可以包括如下步骤：

C1、运行通过TCL/Tk语言实现的自动焊接脚本文件，遍历两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，判断间距信息是否小于预置的容差阈值，在间距信息小于预置的容差阈值时，检测到两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝。

其中，在本实用新型的上述实现场景下，对焊缝的自动判断可以是使用TCL/Tk语言编写的自动焊接脚本文件，在自动焊接脚本文件中保存了自动焊接的程序代码，程序通过相应的装置就会自动检查两个构件各自连接端的节点之间是否存在焊缝。

203、在焊缝上建立刚性单元，并在刚性单元建立完成后对全承载式车身骨架进行有限元分析建模。

在本实用新型实施例中，通过步骤201和步骤202执行之后，可以确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，则可以确定两个构件各自连接端的节点需要焊接，调用焊接的程序代码可以完成在焊缝上建立刚性单元，本实用新型中通过对焊缝的自动检测以及建立刚性单元，可以在刚性单元建立完成后对全承载式车身骨架进行有限元分析建模，有限元分析建模的实现过程可以参阅现有技术。

具体的，在本实用新型的一些实施例中，若前前述执行了步骤C1的实现场景下，步骤203在焊缝上建立刚性单元，具体为：

继续运行通过TCL/Tk语言实现的自动焊接脚本文件，遍历检测到的每一条焊缝，在每一条焊缝上自动建立刚性单元。

也就是说，本实用新型镇南关可以自动焊接的程序代码可以是TCL/Tk语言编写的脚本文件，上述脚本文件的自动执行，可以遍历检测到的每一条焊缝，在每一条焊缝上自动建立刚性单元。不限定的是，在本实用新型中焊缝上建立刚性单元可以通过焊接程序的代码执行来实现，编程语言可以根据用户的需求来具体选择。需要说明的是，在本实用新型描述的焊接的模拟方法中是基于需要焊接的两个构件的焊缝判断以及刚性单元的自动建立为例来进行描述，可以理解的是，本实用新型提供的焊接的模拟方法同样适用于全承载式车身骨架中多个构件的焊接，对于多个构件的焊缝判断以及刚性单元的自动建立只需要再次或多次执行本实用新型的方法即可自动完成刚性单元的建立。

通过以上内容对本实用新型的描述可知，首先根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，若间距信息小于预置的容差阈值，确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，最后在焊缝上建立刚性单元，并在刚性单元建立完成后对全承载式车身骨架进行有限元分析建模。本实用新型中是通过全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点之间的间距信息与容差阈值的大小关系来进行焊缝的自动查找与选择，若间距信息小于预置的容差阈值，则就可以确定两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝，而无需通过人工观察来查找需要焊接的节点，按照本实用新型提供的前述装置可以自动需要连接的所有构件之间的焊缝查找，代替了人工操作的繁琐性，提高焊接模拟的工作效率，同时也减少了人工的频繁操作，避免因人工操作导致的误差问题。

为便于更好的理解和实施本实用新型实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明，本实用新型以利用TCL/Tk语言基于hyperworks平台进行二次开发进行举例，从而实现一键操作，自动化建立各构件连接，提高建模速度和效率。

请参阅如图3所示，为本实用新型实施例提供的焊接的模拟装置实现的方法的一种实现场景示意图，具体可以包括如下步骤：

S01、用户触发AutoRigid按键执行。

本实用新型中首先宏命令在Hypermesh的用户自定义界面里生成自动化焊接按键，具体的在软件安装目录下的一个文本*UserPageMacroefinitions中的*endmacro()下增加如下代码：

*createbutton（5，“Autorigid”,22,0,10,GREEN,”autorigid”,”EvalTcl”,“Auto_rigd.tcl”）

在Hypermesh的操作界面中增加了“Autorigid”按键，并且指明该案件的取值和位置属性，将编写好的程序代码（.TCL文件）放在Hyperwokrs12.0安装路径\Altair\12.0\hm\scripts文件夹下，在Hyperwokrs12.0安装路径\Altair\12.0\hm\bin\win64下的userpage.mac文件中添加一行宏命令，命令执行路径为自动化程序的路径，这样就创建一个用户自定义按键，宏命令代码如上所示。

如图4所示，为本实用新型实施例提供的在Hypermesh的操作界面中增加自定义按键的实现方式示意图，需要说明的是，在具体实现的操作界面中，自动建立刚性单元（英文Autorigid）按键可以为绿色界面，图2中未对“Autorigid”按键的颜色进行示意，另外在Hypermesh的操作界面中功能菜单（英文Utility）、摘要（英文Summary）、有限元分析工具（FEA，FiniteElementAnalysis）、几何/网格编辑工具（英文Geom/Mesh）、显示选项（英文Disp）、优化工具（英文Opti）、用户自定义（英文User）、单元质量检查/模型建立（英文QA/Model）等出现在工具栏中的按键是在Hypermesh里面本身就存在的，图4中“Autorigid”按键为本实用新型中通过宏命令创建的自定义按键。在软件界面里添加按键的命令，通过这一行命令，软件启动的时候，就会在图4的工具栏里多出一个按键。

S02、用户选择需要焊接的构件。

如图5所示，为本实用新型实施例提供的选择构件的实现方式示意图，图5中第一构件301和第二构件302所指的方钢为从全承载式车身骨架中选择出的需要焊接的两个构件，在Hypermesh的操作界面中具体可以用所选构件的亮度或者颜色的变化来显示需要被焊接的构件，图5中以加批注线指示的301和302来表示用户选择的需要焊接的两个构件。

S03、用户确定选择出需要焊接的构件。

其中，在Hypermesh的操作界面中显示出用户选择需要焊接的构件之后，还需要用户进一步确定，可以点击操作界面中的开始按键（英文为proceed）。

用户打开Hypermesh之后，点击标签区中的Utility卡片，选择User选项卡，就可以看到自定义的宏命令按键，鼠标左键单击，运行TCL脚本文件，在对话框中全选需要焊接的构件，点击proceed。程序根据自由边和共享边的拓扑关系自动识别焊接位置，并通过条件循环，遍历每一条焊缝，自动建立刚性单元，如下步骤S04至S11为建立刚性单元的具体实现方式。

S04、将所有选到的构件放在一个焊接模拟列表中。

S05、用TCL/Tk语言的foreach语句遍历每一组的构件。

S06、先找到构件的所有自由边。

S07、使用foreach语句遍历每一条自由边,找到所有自由边上的节点。

S08、通过对所有构件的所有自由边上的节点的反转操作，获取到所有构件中非自由边上的节点，存储为集合1，作为刚性单元的主节点。

S09、使用foreach语句遍历每一个构件，分别找到每一个构件的所有自由边。

S10、使用foreach语句遍历每一条自由边，找到每一条自由边上所有的节点，存储为集合2，作为刚性单元的从节点。

S11、运用*createmultiplespotwelds函数，设置节点的容差阈值为8，将集合1和集合2作为参数，一对一的建立刚性单元。

其中，一对一的建立刚性单元指的是，从集合1中取出一个节点，然后依次从集合2中各个节点，确定集合1中的该节点与集合2中的哪个节点之间的间距信息小于容差阈值，确定出这两个节点之间的焊缝，然后在焊缝后自动建立刚性单元，完成上述步骤之后，再从集合1中取出一个节点与集合2中的各个节点进行容差阈值的判断，直至完成全部的焊缝确定。

请参阅如图6-a，为本实用新型实施例提供的建立刚性单元的实现方式示意图，如图6-b所示，为图6-a的局部放大示意图，图6-a和图6-b中，第一构件301和第二构件302为方钢，同时属于第一构件301和第二构件302的两个面共有的为共享边303，第二构件302的自由端为自由边304，以黑色圆圈来表示建立的刚性单元305，刚性单元305所在的第一构件301和第二构件302各自连接端的节点之间存在焊缝。焊缝的判断可以是在确定了方钢的自由边之后根据容差阀值来确定焊缝的位置，先找到方钢的自由边，如图6-a，根据全承载式车身骨架的焊接要求，一般不会出现裸露在外面的方钢自由端，所以每一根方钢或矩形钢的自由边会有焊缝的存在。第二构件302的自由边上的节点就是要建立刚性单元305的节点，刚性单元的另一端就是第一构件301上的节点，这个需要通过设置的容差阀值来判断了，小于容差阀值的节点就选定为刚性单元的另一端。

S12、对全承载式车身骨架进行有限元分析建模。

通过以上对本实用新型的举例可知，本实用新型中使用了宏命令和TCL/TK语言实现的自动焊接脚本，首先通过定义宏命令，在Hypermesh用户自定义页面下的创建一个功能按键，鼠标左键单击这个按键，选择需要进行焊接的构件，点击确定，开始运行脚本，脚本根据自由边和共享边的拓扑关系自动识别焊接位置，并通过条件循环，遍历每一条焊缝，自动建立刚性单元。由于是程序自动化运行，避免了人工的疏忽和遗漏。提高了建立焊点单元的效率，降低CAE工程师的建模工作量，由人工操作需要两天的工作量，现在运用二次开发的脚本程序一键就可以完成，不到一分钟便可以实现焊接的模拟。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本实用新型可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。

综上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种焊接的模拟装置，其特征在于，包括：计算机硬件和hyperworks平台、节点选择部件、焊缝检测部件和刚性单元建立部件，其中，所述hyperworks平台基于所述计算机硬件上运行的操作系统执行，所述节点选择部件、所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件集成在所述焊接的模拟装置内部，所述节点选择部件通过通信接口和所述焊缝检测部件连接，所述焊缝检测部件和所述刚性单元建立部件通过通信接口连接；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述节点选择部件根据全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件各自连接端的节点的位置信息确定所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述焊缝检测部件若所述间距信息小于预置的容差阈值，确定所述两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述刚性单元建立部件在所述焊缝上建立刚性单元，并在所述刚性单元建立完成后对所述全承载式车身骨架进行有限元分析建模。

2.根据权利要求1所述的一种焊接的模拟装置，其特征在于，所述节点选择部件，包括：构件确定单元、节点位置获取单元和第一间距计算单元，所述构件确定单元和所述节点位置获取单元相连接，所述节点位置获取单元和所述第一间距计算单元相连接；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述构件确定单元通过宏命令在Hypermesh的用户自定义界面里生成自动化焊接按键，在所述自动化焊接按键被用户操作触发后，通过用户对所述自动化焊接按键的操作确定所述全承载式车身骨架中需要被焊接的结构上相邻的两个构件；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述节点位置获取单元根据所述自动化焊接按键确定的所述两个构件，从所述Hypermesh的平台数据库中获取到所述两个构件各自连接端的节点的位置信息；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第一间距计算单元计算所述两个构件各自连接端的节点的位置信息之间的差值，得到所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息。

3.根据权利要求2所述的一种焊接的模拟装置，其特征在于，所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述构件确定单元获取用户对所述自动化焊接按键点击操作之后选中的所述全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件；将获取到的所述全承载式车身骨架中需要被焊接的多个构件写入到焊接模拟列表；根据预置的优先级从所述焊接模拟列表中依次选择需要被焊接的结构上相邻的两个构件。

4.根据权利要求1所述的一种焊接的模拟装置，其特征在于，所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述焊缝检测部件运行通过TCL/Tk语言实现的自动焊接脚本文件，遍历所述两个构件各自连接端的节点之间的间距信息，判断所述间距信息是否小于预置的容差阈值，在所述间距信息小于预置的容差阈值时，检测到所述两个构件各自连接端的节点之间存在焊缝；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述刚性单元建立部件继续运行通过TCL/Tk语言实现的所述自动焊接脚本文件，遍历检测到的每一条焊缝，在每一条焊缝上自动建立刚性单元。

5.根据权利要求1所述的一种焊接的模拟装置，其特征在于，所述节点选择部件，包括：第一获取单元、第一遍历单元、第二获取单元、第二遍历单元和第二间距计算单元，其中，所述第一获取单元和所述第一遍历单元相连接，所述第一遍历单元和所述第二获取单元相连接，所述第二获取单元和所述第二遍历单元相连接，所述第二遍历单元和所述第二间距计算单元相连接；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第一获取单元获取所述全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第一遍历单元遍历获取到的每一条自由边，得到所有自由边上的节点，通过对所有构件的所有自由边上的节点的反转操作，获取到所有构件中非自由边上的节点，作为刚性单元的主节点；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第二获取单元获取所述全承载式车身骨架中结构上相邻的两个构件中的所有自由边；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第二遍历单元遍历获取到的每一条自由边，得到每一个构件的所有自由边上的节点，作为所述刚性单元的从节点；

所述计算机硬件和hyperworks平台控制所述第二间距计算单元根据所述刚性单元中的主节点和从节点，计算所述两个构件各自连接的节点之前的间距信息。

6.根据权利要求1所述的一种焊接的模拟装置，其特征在于，所述通信接口为RS-232C接口，或RS-422A接口，或RS-485接口，或总线接口。