本發(fā)明涉及一種基于cae仿真分析的副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化建模及分析方法，屬于車架結(jié)構(gòu)分析。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今汽車市場競爭如此激烈及產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短的背景下，如何在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出性能比較好的汽車產(chǎn)品越來越重要。因此，在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中大量運(yùn)用了cae仿真技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行高效快速的仿真分析和優(yōu)化。汽車底盤副車架臺(tái)架耐久性能是汽車產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要性能指標(biāo)，針對(duì)副車架臺(tái)架的仿真建模和分析具有重要意義。

2、在副車架臺(tái)架仿真建模過程中，不僅需要對(duì)副車架整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，還需要對(duì)副車架焊縫進(jìn)行建模，對(duì)汽車車身與副車架的連接硬點(diǎn)進(jìn)行提取，對(duì)硬點(diǎn)局部坐標(biāo)系進(jìn)行創(chuàng)建等，目前對(duì)這些細(xì)節(jié)的創(chuàng)建還停留在手動(dòng)建模階段。副車架連接硬點(diǎn)剛度是局部坐標(biāo)系下的剛度，并且局部坐標(biāo)系與相應(yīng)位置的襯套局部坐標(biāo)系需要保持一致，所以在建立副車架臺(tái)架耐久有限元模型時(shí)，副車架的每一個(gè)連接點(diǎn)首先建立一個(gè)規(guī)定好方向的局部坐標(biāo)系及帶有剛度的beam單元模擬襯套。車身與副車架相關(guān)系統(tǒng)零件的連接點(diǎn)多達(dá)幾十個(gè)，手動(dòng)建立多個(gè)乃至幾十個(gè)坐標(biāo)系及beam?單元，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出錯(cuò)。此外，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)對(duì)副車架臺(tái)架耐久分析時(shí)，需手動(dòng)逐個(gè)對(duì)副車架連接硬點(diǎn)創(chuàng)建x、y、z三個(gè)方向的載荷激勵(lì)，還需要對(duì)每個(gè)連接硬點(diǎn)分別創(chuàng)建三個(gè)方向的分析步，同時(shí)在創(chuàng)建分析步時(shí)還需要對(duì)每個(gè)連接硬點(diǎn)處的載荷激勵(lì)與對(duì)應(yīng)的分析步進(jìn)行關(guān)聯(lián)。如果都進(jìn)行手動(dòng)創(chuàng)建，不僅花費(fèi)時(shí)間較長，而且容易關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤，進(jìn)行錯(cuò)誤查找及修正，影響副車架建模與分析的效率和準(zhǔn)確率。

3、現(xiàn)在的副車架臺(tái)架耐久仿真分析還需要將對(duì)各工況下的懸架系統(tǒng)進(jìn)行cae仿真分析，計(jì)算輸出各工況下副車架的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，輸入疲勞分析軟件，并重新設(shè)置材料屬性、分析參數(shù)等，這些操作也費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且針對(duì)不同的軟件計(jì)算方法存在不同，行業(yè)內(nèi)不能達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化。

4、上述問題都限制著汽車行業(yè)的發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的副車架臺(tái)架耐久cae仿真分析是現(xiàn)有技術(shù)中需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于cae仿真分析的副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化建模及分析方法，克服現(xiàn)有的建模效率低、準(zhǔn)確率低的問題，本發(fā)明利用自動(dòng)化程序輔助構(gòu)建副車架有限元模型，并根據(jù)各工況輸出的各個(gè)網(wǎng)格單元內(nèi)表面及外表面應(yīng)力數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的excel模版文件，實(shí)現(xiàn)副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化分析，極大提高工作效率及標(biāo)準(zhǔn)化。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種基于cae仿真分析的副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化建模及分析方法，包括如下步驟：

4、利用cae仿真分析軟件對(duì)副車架cad數(shù)模的各個(gè)元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，搭建副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型；

5、利用tcl腳本語言自動(dòng)化程序在副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊縫自動(dòng)化建模，得到焊縫簡化模型；

6、利用tcl腳本語言自動(dòng)化程序，根據(jù)預(yù)設(shè)的連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模版文件，建立連接硬點(diǎn)的局部坐標(biāo)系及襯套beam單元；

7、通過焊點(diǎn)單元、焊縫簡化模型、螺栓簡化模型及襯套beam單元將副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型中各零件進(jìn)行連接，生成完整的副車架結(jié)構(gòu)有限元模型；

8、通過預(yù)先構(gòu)建的cae載荷節(jié)點(diǎn)及載荷步自動(dòng)化程序和分析步自動(dòng)化程序?qū)Ω避嚰芙Y(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行載荷節(jié)點(diǎn)、載荷步和分析步自動(dòng)化建模，得到副車架臺(tái)架耐久性能分析有限元模型；

9、通過修改副車架臺(tái)架耐久性能分析有限元模型的載荷幅值或載荷曲線，進(jìn)行各工況下副車架cae臺(tái)架耐久性能仿真分析，得到各工況下副車架cae仿真分析結(jié)果；

10、將各工況下副車架cae仿真分析結(jié)果輸入預(yù)先構(gòu)建的副車架臺(tái)架耐久性能excel模版文件，得到各工況下副車架的壽命或者損傷值。

11、進(jìn)一步地，所述利用tcl腳本語言自動(dòng)化程序在副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行焊縫自動(dòng)化建模，得到焊縫簡化模型，包括：

12、獲取用于焊縫自動(dòng)化建模的tcl腳本語言自動(dòng)化程序；

13、根據(jù)副車架cad數(shù)模得到焊縫連接信息，獲取焊縫幾何體的中心線；

14、通過運(yùn)行tcl腳本語言自動(dòng)化程序，選擇焊縫幾何體的中心線，自動(dòng)生成連接副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型中相鄰兩個(gè)零件的焊縫，得到焊縫簡化模型。

15、進(jìn)一步地，連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模版文件包括副車架與汽車車身之間所有連接硬點(diǎn)的坐標(biāo)、襯套beam單元兩端端點(diǎn)坐標(biāo)及連接硬點(diǎn)的局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)。

16、進(jìn)一步地，利用tcl腳本語言自動(dòng)化程序，根據(jù)預(yù)設(shè)的連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模版文件，建立連接硬點(diǎn)的局部坐標(biāo)系及襯套beam單元，包括：

17、根據(jù)副車架cad數(shù)模中副車架與汽車車身安裝點(diǎn)的連接位置信息，得到副車架中各個(gè)連接硬點(diǎn)坐標(biāo)；

18、根據(jù)副車架cad數(shù)模獲取襯套beam單元兩端點(diǎn)坐標(biāo)及相應(yīng)的局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)，生成連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模版文件；

19、獲取用于建立局部坐標(biāo)系和襯套beam單元的tcl腳本語言自動(dòng)化程序；

20、判斷連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模板文件與副車架cae網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有限元模型中的連接硬點(diǎn)坐標(biāo)是否一致或距離容差是否小于預(yù)定容差，并判斷兩者中襯套beam單元兩端點(diǎn)坐標(biāo)是否一致或者距離容差是否小于預(yù)定容差；

21、若坐標(biāo)一致或距離容差小于預(yù)設(shè)容差，則按照連接硬點(diǎn)坐標(biāo)及局部坐標(biāo)系方向坐標(biāo)的excel模版文件，運(yùn)行tcl腳本語言自動(dòng)化程序，自動(dòng)建立連接硬點(diǎn)的局部坐標(biāo)系及襯套beam單元。

22、進(jìn)一步地，通過預(yù)先構(gòu)建的cae載荷節(jié)點(diǎn)及載荷步自動(dòng)化程序?qū)Ω避嚰芘_(tái)架有限元模型進(jìn)行載荷節(jié)點(diǎn)和載荷步自動(dòng)設(shè)置，包括：

23、設(shè)置載荷節(jié)點(diǎn)編號(hào)；

24、給每個(gè)載荷節(jié)點(diǎn)的六個(gè)自由度方向分別創(chuàng)建六個(gè)節(jié)點(diǎn)集合；

25、通過cae仿真分析軟件的計(jì)算機(jī)循環(huán)語言進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號(hào)的賦予，并通過定義各個(gè)節(jié)點(diǎn)各個(gè)方向的載荷幅值或載荷曲線，編寫各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)分析載荷，從而得到載荷節(jié)點(diǎn)和載荷步。

26、進(jìn)一步地，通過預(yù)先構(gòu)建的分析步自動(dòng)化程序?qū)Ω避嚰芘_(tái)架有限元模型進(jìn)行分析步自動(dòng)設(shè)置，包括：

27、將已創(chuàng)建的載荷幅值或載荷曲線與對(duì)應(yīng)的分析步進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

28、定義副車架臺(tái)架耐久性分析的分析類型及分析輸出結(jié)果類型；

29、通過cae仿真分析軟件的計(jì)算機(jī)循環(huán)語言自動(dòng)化創(chuàng)建所有連接硬點(diǎn)各個(gè)方向的分析步。

30、進(jìn)一步地，副車架結(jié)構(gòu)有限元模型包括多個(gè)網(wǎng)格單元；

31、所述將各工況下副車架cae仿真分析結(jié)果輸入預(yù)先構(gòu)建的副車架臺(tái)架耐久性能excel模版文件，得到各工況下副車架的壽命或者損傷值，包括：

32、從所述各工況下副車架cae仿真分析結(jié)果中，獲取副車架結(jié)構(gòu)有限元模型中一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)格單元的內(nèi)表面及外表面應(yīng)力數(shù)據(jù)；

33、獲取副車架臺(tái)架耐久性能excel模版文件；

34、判斷副車架臺(tái)架耐久性能excel模板文件與副車架cae仿真分析結(jié)果中，相同網(wǎng)格單元的內(nèi)表面及外表面應(yīng)力方向是否一致；

35、對(duì)方向保持一致的網(wǎng)格單元，按照副車架臺(tái)架耐久性能excel模板文件要求自動(dòng)分析副車架臺(tái)架耐久性能，生成各工況下副車架壽命或者損傷值。

36、進(jìn)一步地，所述副車架臺(tái)架耐久性能excel模板文件中包括副車架結(jié)構(gòu)有限元模型中一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)格單元的內(nèi)表面及外表面應(yīng)力數(shù)值、內(nèi)表面及外表面應(yīng)力方向、材料信息、耐久目標(biāo)值，以及內(nèi)表面及外表面應(yīng)力數(shù)值對(duì)應(yīng)的副車架壽命或損傷情況。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

38、本發(fā)明提出了一種基于cae仿真分析的副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化建模及分析方法，利用預(yù)先構(gòu)建的tcl腳本語言自動(dòng)化程序?qū)崿F(xiàn)了副車架焊縫建模自動(dòng)化，副車架所有連接硬點(diǎn)局部坐標(biāo)系及模擬襯套的自動(dòng)化建立，以及耐久分析載荷及分析步自動(dòng)化創(chuàng)建，有效降低了cae分析過程的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大提升了工作效率和建模的準(zhǔn)確性。本發(fā)明還基于tcl腳本語言，利用包含各工況下副車架結(jié)構(gòu)有限元模型中一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)格單元的內(nèi)表面及外表面應(yīng)力數(shù)據(jù)的副車架臺(tái)架耐久性能excel模版，實(shí)現(xiàn)副車架臺(tái)架耐久性能自動(dòng)化分析，極大提高工作效率及企業(yè)臺(tái)架疲勞耐久分析標(biāo)準(zhǔn)化，能夠快速、準(zhǔn)確的獲取副車架臺(tái)架耐久性能分析結(jié)果。

39、本發(fā)明tcl腳本語言自動(dòng)化程序創(chuàng)建方法主要是基于cae仿真分析軟件的計(jì)算機(jī)語言的自動(dòng)化程序編寫，一方面快速提高建模效率，另一方面可以避免人工操作中產(chǎn)生錯(cuò)誤以及尋找和糾錯(cuò)帶來的工作時(shí)間損耗。