基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统和方法

技术领域

本发明属于仿真技术领域，具体涉及一种基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析方法和系统。

背景技术

仿真分析技术贯穿于整个车辆设计过程，已被广泛应用于车辆动力学、结构分析、振动噪声和空气动力学等性能提升。

应用ADAMS软件开展车辆动力学分析需要一定的专业及理论背景，对工程设计人员来说门槛较高，不利于仿真技术在产品设计初期发挥指导作用。即使对于CAE分析人员，ADAMS软件分析流程繁琐，包括参数输入、选取分析工况、设置求解器参数、选取输出变量、根据分析规范处理数据及绘制图形、编制分析报告等，每项操作均需仿真工程师手动完成，耗时耗力，且易出现遗漏或输错部分参数等情况，影响产品研发进度。

另外，企业在应用仿真驱动研发创新的过程中，经常会遇到专家经验难以传承、重复工作效率低、仿真流程不一致等问题，开发车辆动力学自动化仿真分析系统和方法可以减少重复性的工作、提高效率，让有经验的工程师用更多时间去做深入研究，也可以让新入职员工尽快达到专业仿真分析水平。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统和方法，通过快速建立车辆动力学模型、开展并行计算、查看计算结果和自动输出分析报告等，提高工作效率，减少错误发生。

本发明方案如下：

基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统，包括：

模型建立模块，用于读取CATIA/SimDesigner输出的cmd文件，生成车辆动力学模型，并存入模型库；

参数修改模块，用于识别模型中的关键参数、接收修改后的参数并存入数据库；

工况设置模块，用于设置分析工况及相应参数；

响应求解模块，用于设置求解器参数，并提交计算；

结果处理模块，用于对仿真结果文件进行后处理，根据仿真分析规范要求，对数据进行处理、绘图并保存；

报告生成模块，用于将结果处理模块获得的数据和图片，按照分析报告模板要求调整格式后放入报告中指定位置，自动输出分析报告。

进一步的，所述模型建立模块，自动读取CATIA/SimDesigner输出的ADAMS/cmd格式文件，完成系统通讯器创建，生成ADAMS各子系统模板*.tpl文件，进而自动生成*.sub文件；自动读取有限元软件输出的MNF文件，完成模板中柔性体替换；自动选取子系统生成ADAMS装配文件*.asy,完成车辆动力学模型创建。

进一步的，所述参数修改模块通过软件界面修改模型参数，保存到数据库，自动调用参数修改cmd命令，实现模型中hard point、part、bushing、spring和damper等关键参数的修改，并将参数修改后的子系统及装配文件保存至数据库。

进一步的，所述工况设置模块通过软件界面选取分析类型，如车辆平顺性、操纵稳定性，设置路面参数、车辆行驶速度等参数，保存至数据库，通过软件界面选取积分器类型、结果文件名称前缀、求解结束时间，积分步长、输出步长等求解器参数，并提交计算；

进一步的，所述结果处理模块，根据仿真分析规范提取、处理结果文件中的数据，绘图并保存；

进一步的，所述报告生成模块，用于将结果处理模块获得的数据和绘制图片，根据分析报告模板要求调整格式后，将图片、文字和数据等插入报告中指定位置，自动输出分析报告。

基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统的分析方法，包括：

S1，根据ADAMS中整车多体动力学模型创建原则，将整车分解为多个功能性子系统，在CATIA/SimDesigner中建立各子系统的几何模型和运动约束关系，输出ADAMS/cmd格式文件。

S2，判断是否考虑零部件柔度的影响，若考虑零部件柔度的影响，则进入S3；若不考虑零部件柔度的影响，则跳转至步骤S4。

S3，在三维建模软件中将动力学分析中考虑为柔性体的零部件几何模型保存为stp文件，应用有限元分析软件读取stp文件，自动完成网格划分、求解及输出ADAMS所需的MNF文件；

S4，车辆动力学模型自动建立。

S5，识别车辆系统参数，包括ADAMS装配文件中的子系统名称，识别子系统文件中关键参数及对应参数值；

S6，参数批量修改，调用相关cmd命令实现车辆系统参数批量修改；

S7，设置分析工况，并设置相应参数；

S8，设置求解器参数，自动调用ADAMS求解器进行并行计算；

S9，结果后处理，根据分析规范要求，自动读取求解结果文件，进行数据处理及绘制图形；

S10，根据分析规范要求，自动生成分析报告。

进一步的，所述S1包括：S11，根据功能，将整车系统分解为多个子系统；S12，在CATIA软件中建立车辆各子系统零部件几何模型，并进行装配；S13，在CATIA/SimDesigner中施加零部件间的约束关系，并输出为ADAMS/cmd格式文件，供ADAMS软件读取；

进一步的，所述S3包括：S31，在三维建模软件中将考虑为柔性体的零部件几何模型输出为stp文件；S32，应用二次开发语言调用有限元软件自动实现stp文件读取、网格划分、约束施加、模型求解以及输出ADAMS所需的MNF文件。

进一步的，所述S4包括：S41，自动读取和修改步骤S1输出的cmd文件；S42，创建车辆各子系统ADAMS模板通讯器；S43，柔性体的替换；S44，自动生成ADAMS模板文件*.tpl 、子系统文件*.sub和装配文件*.asy，建立车辆动力学模型。

S5包括：识别步骤S4中，ADAMS装配文件中的子系统名称；识别子系统中关键参数及数值，生成模型参数表；所述关键参数包括hard point、part、bushing、spring和damper，校核所建模型参数的正确性。

进一步的，所述S6中通过软件界面选取待修改参数并输入更新后数值，根据软件界面输入的更新数值，调用相关cmd命令实现车辆动力学模型中关键参数的数值修改。

进一步的，所述S7中通过软件界面选取分析工况，如车辆平顺性分析(脉冲路面和等级路面等)和操纵稳定性分析(蛇行、稳态回转和转向回正等)；设置路面和车辆行驶速度等参数。

进一步的，所述S8中通过软件界面设置求解器参数，如积分方法、误差值、积分步长和输出步长等；自动调用ADAMS求解器进行并行计算，所述求解器参数包括积分方法、误差值、积分步长和输出步长。

进一步的，所述S9中自动读取及识别结果文件中的变量名称，以文本形式输出变量数据；根据分析规范，调用程序自动进行数据处理、以指定格式绘制及输出图形。

进一步的，所述S10中自动设置图片大小，将图片放入PPT或Word报告指定位置，将后处理数据放入指定表格中，将文字部分如标题、图题、表头和结论等以指定大小和字体等格式放入指定位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明基于面向对象语言搭建仿真平台，实现多个仿真分析流程自动化。

(2)本发明采用ADAMS/cmd语言编程自动实现车辆动力学模型建立、参数修改，并行计算、结果后处理和生成报告等功能，节省人力物力、提高工作效率。

(3)本发明可帮助设计与分析人员快速建立车辆动力学模型，开展计算与结果处理，提高分析效率，减少错误发生，无需专业ADAMS软件知识，便于推广。

(4)与以往分析方法相比，本发明可实现自动输出分析报告，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统示意图；

图2为本发明的基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本发明公开的功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本发明阐述的实施例中。

应当理解，本发明使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本发明中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

如图1所示，基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析系统，包括：

模型建立模块，用于读取CATIA/SimDesigner输出的cmd文件，生成车辆动力学模型，并存入模型库；

自动读取CATIA/SimDesigner输出的ADAMS/cmd格式文件，完成系统通讯器创建，生成ADAMS各子系统模板*.tpl文件，进而自动生成*.sub文件；

自动读取有限元软件输出的MNF文件，完成模板中柔性体替换；

自动选取子系统生成ADAMS装配文件*.asy,完成车辆动力学模型创建。

参数修改模块，用于识别模型中的关键参数、接收修改后的参数并存入数据库；

通过软件界面修改模型参数，保存到数据库；

自动调用参数修改cmd命令，实现模型中hard point、part、bushing、spring和damper等关键参数的修改，并将参数修改后的子系统及装配文件保存至数据库。

工况设置模块，用于设置分析工况及相应参数；

通过软件界面选取分析类型，如车辆平顺性、操纵稳定性，设置路面参数、车辆行驶速度等参数，保存至数据库；

响应求解模块，用于设置求解器参数，并提交计算；

通过软件界面选取积分器类型、结果文件名称前缀、求解结束时间，积分步长、输出步长等求解器参数，并提交计算；

结果处理模块，用于对仿真结果文件进行后处理，根据仿真分析规范要求，对数据进行处理、绘图并保存；

结果处理模块，根据仿真分析规范提取、处理结果文件中的数据，绘图并保存；

报告生成模块，用于将结果处理模块获得的数据和图片，按照分析报告模板要求调整格式后放入报告中指定位置，自动输出分析报告。

报告生成模块，用于将结果处理模块获得的数据和绘制图片，根据分析报告模板要求调整格式后，将图片、文字和数据等插入报告中指定位置，自动输出分析报告。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，基于ADAMS的车辆动力学自动化仿真分析方法，包括

S1，根据ADAMS中整车多体动力学模型创建原则，将整车分解为多个功能性子系统，在CATIA/SimDesigner中建立各子系统的几何模型和运动约束关系，输出ADAMS/cmd格式文件；

所述S1包括：

S11，根据功能，将整车系统分解为多个子系统；

S12，在CATIA软件中建立车辆各子系统零部件几何模型，并进行装配；

S13，在CATIA/SimDesigner中施加零部件间的约束关系，并输出为ADAMS/cmd格式文件，供ADAMS软件读取；

S2，判断是否考虑零部件柔度的影响；

若考虑零部件柔度的影响，则进入S3；若不考虑零部件柔度的影响，则跳转至步骤S4。

S3，在三维建模软件中将动力学分析中考虑为柔性体的零部件几何模型保存为stp文件，应用有限元分析软件读取stp文件，自动完成网格划分、求解及输出ADAMS所需的MNF文件；

所述S3包括：

S31，在三维建模软件中将考虑为柔性体的零部件几何模型输出为stp文件；

S32，应用二次开发语言调用有限元软件自动实现stp文件读取、网格划分、约束施加、模型求解以及输出ADAMS所需的MNF文件。

S4，车辆动力学模型自动建立。

所述S4包括：

S41，自动读取和修改步骤S1输出的cmd文件；

S42，创建车辆各子系统ADAMS模板通讯器；

S43，柔性体的替换；

S44，自动生成ADAMS模板文件*.tpl 、子系统文件*.sub和装配文件*.asy，建立车辆动力学模型。

S5，识别车辆系统参数，包括识别步骤S4中，ADAMS装配文件中的子系统名称，识别子系统文件中关键参数及对应参数值；

所述S5包括：

识别步骤S4中，ADAMS装配文件中的子系统名称；

识别子系统中关键参数及数值，生成模型参数表；

所述关键参数包括hard point、part、bushing、spring和damper。

校核所建模型参数的正确性。

S6，参数批量修改，调用相关cmd命令实现车辆系统参数批量修改；

通过软件界面选取待修改参数并输入更新后数值；

根据软件界面输入的更新数值，调用相关cmd命令实现车辆动力学模型中关键参数的数值修改。

S7，设置分析工况，并设置相应参数；

通过软件界面选取分析工况，如车辆平顺性分析(脉冲路面和等级路面等)和操纵稳定性分析(蛇行、稳态回转和转向回正等)；

设置路面和车辆行驶速度等参数；

S8，设置求解器参数，自动调用ADAMS求解器进行并行计算；

通过软件界面设置求解器参数，如积分方法、误差值、积分步长和输出步长等；自动调用ADAMS求解器进行并行计算，所述求解器参数包括积分方法、误差值、积分步长和输出步长。

S9，结果后处理，根据分析规范要求，自动读取求解结果文件，进行数据处理及绘制图形；

自动读取及识别结果文件中的变量名称，以文本形式输出变量数据；根据分析规范，调用程序自动进行数据处理、以指定格式绘制及输出图形；

S10，根据分析规范要求，自动生成分析报告。

自动设置图片大小，将图片放入PPT或Word报告指定位置，将后处理数据放入指定表格中，将文字部分如标题、图题、表头和结论等以指定大小和字体等格式放入指定位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前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发明各实施例技术方案的精神和范围。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。