摘 要：卡車車架數(shù)據(jù)規(guī)模大、重復操作多，導致車架前處理所需的工時在CAE分析流程中占絕大部分，而且容易出現(xiàn)操作失誤、不易追溯、延誤分析時間。利用HYPERMESH二次開發(fā)接口，應用TCL/TK語言和其它語言結合方式，建立車架結構分析前處理管理平臺，可以定制車架前處理整個流程，實現(xiàn)流程自動化，有效提高工作效率和規(guī)范性，從而達到前處理過程統(tǒng)一化和標準化。

關鍵詞：CAE分析；HyperMesh；二次開發(fā)；流程自動化

中圖分類號：TP391.72

車架是卡車的重要組成部分，在整車設計中占據(jù)著重要位置，車架結構分析的主要工作量在前處理?；贖YPERMESH的二次開發(fā)，可以開發(fā)出自己的應用程序界面，建立車架結構分析前處理管理平臺，把前處理中的數(shù)模導入、建模、裝配連接、設置材料屬性和零件屬性、添加約束和載荷、建立分析工況等一系列過程固化，并能將各種車型的分析項、各種分析工況的邊界條件固化。因此基于HYPERMESH的二次開發(fā)不僅可以實現(xiàn)車架分析的流程化、標準化、規(guī)范化；還可以提高前處理的工作效率，減少人為錯誤和遺漏。

1 HYPERMESH二次開發(fā)的技術路線

1.1 應用Tcl/Tk語言實現(xiàn)自動處理

HYPERMESH是HyperWorks一系列軟件中的前處理軟件工具。HYPERMESH軟件的界面功能強大，Tcl/Tk腳本命令和函數(shù)非常豐富，每一項操作都有對應的命令，因此，完全可以通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)邏輯處理和界面功能。例如，前處理過程中的CAD格式轉(zhuǎn)換、定義Assembly和Component的層級關系、定義材料屬性，定義約束、載荷、工況等。

1.2 應用VC++開發(fā)專用功能和集成界面

用tcl命令文件處理單個模型或結果，可以方便的實現(xiàn)（局部環(huán)節(jié)）自動化，但不容易實現(xiàn)批處理以及和其他軟件的集成。作者根據(jù)需求結合VC++語言工具開發(fā)專業(yè)程序的集成界面，實現(xiàn)了以下主要功能：包含子目錄功能的文件夾瀏覽，文件類型選擇，與microsoft office（EXCEL＼WORD＼PPT）軟件的集成操作等。自主開發(fā)的專用程序，還可以方便的實現(xiàn)一些特定的幾何算法，例如網(wǎng)格自動處理、焊點模擬等。

2 應用實例

2.1 結構化的流程管理平臺

通過功能菜單，定義整車或各子組的分析任務。點擊菜單上的分析任務，進入該項分析的流程管理平臺。當前案例針對車架結構分析，定義了整個的前處理過程，模型導入、模型處理、網(wǎng)格生成、網(wǎng)格檢查和分析工況設定。同時根據(jù)實際業(yè)務，還開發(fā)了分類管理界面。例如，重卡和礦用車的車架對模態(tài)、剛度和強度分析需求不一致，甚至都做強度分析，但是強度分析工況卻完全不一致。針對不同平臺車型的不同分析需求，作者根據(jù)車型、分析項、分析工況提供結構化的分類管理模式。

通過流程管理平臺，可以清晰地看到當前分析進行到哪一步，每走完一步，流程結構樹會自動跳轉(zhuǎn)到下一步。某一步通過，結構上的checkbox會標記“√”；如果某一步缺失，checkbox空白；如果某一步錯誤，checkbox會標記“ ”。

2.2 模型導入

車架CAD模型以分組關系存儲在計算機中，使用二次開發(fā)的專用界面，可以方便地選取模型路徑（包含子目錄），文件夾列表框和文件列表框中顯示路徑中的所有模型文件，同時可以選擇不同的文件類型（igs、step、stl、hm等），全部選擇并添加到輸入列表框中。根據(jù)公司的數(shù)模規(guī)范解釋出需要的信息，自動創(chuàng)建符合命名規(guī)范的component，并添加料厚、材料等信息。

自動導入裝配信息文件、焊點模型等，自動裝配程序能在HyperMesh中自動創(chuàng)建Assembly，自動定義裝配關系和保存焊點信息。

2.3 模型幾何清理

幾何清理界面提供車架分析用到的常用清理工具，方便快速地進行修面、擴孔、去倒角等操作。對于薄板件，實體模型抽取中面時，自動創(chuàng)建component，并按規(guī)范進行命名，同時將組件信息賦予到中面component。實現(xiàn)中面component和原component一致。

2.4 創(chuàng)建有限元模型

有限元模型創(chuàng)建界面提供車架分析常用的CAE模型生成工具，并提供批量生成工具。方便快速創(chuàng)建車架CAE模型，并自動創(chuàng)建CAE模型component，并根據(jù)幾何模型的component的命名、材料和屬性，以及CAE建模規(guī)范，來命名CAE模型component，并賦予相應的材料和屬性信息。

根據(jù)裝配和焊點信息，創(chuàng)建相應的CAE 1D單元，例如用spotweld模擬焊點，用bars模擬螺栓連接，用masses模擬質(zhì)量等。并且根據(jù)求解器軟件，生成相應的1D單元。

有限元模型檢查界面提供車架分析常用的CAE模型檢查工具，方便快速檢查和調(diào)整CAE模型。

2.5 車架結構分析自動化

完成車架模型后，通常由不同的工程師負責不同工況的分析，并進行結構優(yōu)化，結構修改方案確定后、或者新的一版CAD數(shù)據(jù)完成后，更新為一個車架模型再分別進行多工況分析。這個過程由于多人參與、不同工況模型要分別進行調(diào)試和結構更新，重復操作多、容易出現(xiàn)不一致。由此，作者開發(fā)了“一套模型多工況”的程序，每一輪分析時，由一個統(tǒng)一的車架模型，程序自動進行多工況定義、并根據(jù)公司分析經(jīng)驗定義好每個工況的邊界條件（約束和載荷，為了防止技術泄密，本文所有圖片初始參數(shù)都去掉了），然后分別輸出為不同工況的模型，這樣保證了模型結構和參數(shù)輸入的統(tǒng)一性，也簡化了前處理操作（如圖4所示）。

3 結束語

實踐表明，車架結構分析前處理管理平臺提高工程師的工作效率，減少了工作中人為的遺漏和錯誤，建立了車架結構分析前處理操作規(guī)范和工況標準，實現(xiàn)了企業(yè)車架分析的知識積累。通過車架結構分析前處理管理平臺的運用，可以得出，整車CAE分析中的許多應用都可以通過HYPERWORKS二次開發(fā)來提高工作效率和規(guī)范性。近年來，國內(nèi)汽車行業(yè)，CAE分析在設計研發(fā)流程中的作用日益突出，分析任務越來越多，正在經(jīng)歷從量變到質(zhì)變的提升過程。CAE軟件的功能擴展、專業(yè)定制逐漸成為趨勢，CAE技術逐漸向流程自動化、平臺化方向發(fā)展，并將逐步實現(xiàn)CAE分析的知識管理系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]Altair HyperWorks V11.0. HyperMesh and BatchMesh Help.

[2]Introduction to HyperMesh Customization.

[3]Brent B.Welch（美）.Tcl/Tk編程權威指南[M].北京：中國電力出版社，2002.

[4]錢能.C++程序設計教程[M].北京：清華大學出版社，1999.

作者簡介：龔劍云（1978-），女，江西臨川人，現(xiàn)中級職稱，本科，研究方向：軟件開發(fā)。

作者單位：濰柴動力上海研發(fā)中心，上海 201315