一种三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法

技术领域

本发明属于底盘开发技术领域，具体涉及一种三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法。

背景技术

底盘强度耐久性能开发中，麦弗逊式悬架下控制臂(三角臂结构)除了要满足刚度、强度、耐久性能外，还应具备足够的稳定性，在轮心向后大载荷作用下，下控制臂不能发生屈曲变形，即麦弗逊式悬架下控制臂的抗屈曲能力应该满足设计要求。

三角控制臂结构屈曲仿真传统的建模过程是：1、网格划分及属性赋予；2、下控制臂内前点施加约束；3、下控制臂内后点施加约束；4、下控制臂外点施加约束；5、下控制臂外点施加载荷；6、输出三角臂结构屈曲计算文件。传统手动建模需要完成6步操作，并且需要记住每个节点应该约束哪些自由度，容易出错，且效率不高。

现有技术还公开了一种轮胎有限元分析自动化建模方法，根据整车CAD模型及对应的结构BOM文件，经过模型调试、试算，实现整车模型自动化建立。现有技术还公开了一种用于CAE仿真的整车自动化建模方法，根据齿面共轭理论确定人字齿轮的渐开线轮廓、齿根过渡曲线及单齿端面的节点坐标，通过编程实现齿轮自动化建模，降低分析人员工作量。现有技术公开了一种渐开线人字齿轮有限元网格自动化建模方法，根据轮胎结构特征及材料分布，对轮胎断面进行网格划分及质量检查，用于有限元分析，缩短产品开发周期。并未见到有关于三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法的发明。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法，以解决三角臂屈曲CAE仿真自动化建模的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法，包括以下步骤：

A、手动完成三角臂网格划分及属性赋予；

B、三角臂模型中建立3个节点集合；

C、自动识别第一个节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加2方向自由度及3方向自由度约束；

D、自动识别第二个节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加1方向自由度、2方向自由度及3方向自由度约束；

E、自动识别第三节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加3方向自由度约束，同时沿1方向施加100000N载荷；

F、调用三角臂屈曲计算标准输出模板，自动形成三角臂屈曲计算文件；

其中，所述每个节点有6个自由度，1代表整车坐标系X方向，2代表整车坐标系Y方向，3代表整车坐标系Z方向，4代表绕X轴正向转动方向，5代表绕Y轴正向转动方向，6代表绕Z轴正向转动方向；整车坐标系从车头指向车尾为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴符合右手螺旋定则。

进一步地，步骤A，所述网格划分具体为：手动导入下控制臂几何模型，几何清理完成后，选择2mm的三角形单元网格，自动划分下控制臂表面网格，检查网格质量后，自动划分四面体网格，再将一阶四面体改为二阶四面体网格。

进一步地，步骤A，所述属性赋予具体为：首先，建立铝合金材料属性，然后，选择截面属性，建立属性，最后，将属性赋予网格所在的组件中。

进一步地，步骤C，所述第一个集合中包含的是三角臂后内点。

进一步地，步骤D，所述第二个集合包含的是三角臂前内点。

进一步地，步骤E，所述第三个集合包含的是三角臂外点。

更进一步地，所述步骤C和步骤D，自动识别节点集合名称，节点集合含有下划线，通过下划线后面的数字信息，决定在此集合包含的节点上施加约束自由度。

更进一步地，步骤E，自动识别节点集合名称，通过关键字，决定在此集合包含的节点上施加固定大小和方向的载荷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用TCL脚本语言，通过固化约束节点Set集合名称及加载节点Set集合名称的方法，程序自动识别节点名称，在指定的节点处施加自由度约束，在指定的节点处施加载荷。从而实现三角臂结构屈曲计算文件的自动化生成，降低出错概率，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1三角臂屈曲计算模型示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法，包括以下步骤：

A、手动完成三角臂网格划分及属性赋予；

以铝合金下控制臂为例，具体操作如下：

在hypermesh软件中手动导入下控制臂几何模型(*.stp或者*.iges格式文件)，几何清理完成后，进入automesh面板，网格大小选择2mm，网格类型选择三角形单元，自动划分下控制臂表面网格，检查网格质量后，进入tetramesh面板，自动划分四面体网格，进入order change面板，将一阶四面体改为二阶四面体网格，至此，网格划分完毕。

属性赋予步骤如下：首先进入material_create面板，建立铝合金材料属性，然后，进入Properties_create面板，选择solid_section截面属性，建立solid属性，最后，进入components_update面板，将solid属性赋予网格所在的components组件中，至此，属性赋予完毕。

B、三角臂模型中建立3个节点集合，3个集合中分别包含三角臂后内点、三角臂前内点以及三角臂外点；

C、程序自动识别第一个节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加2方向自由度及3方向自由度约束；

D、程序自动识别第二个节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加1方向自由度、2方向自由度及3方向自由度约束；

E、程序自动识别第三节点集合名称，并自动在集合所包含的节点上施加3方向自由度约束，同时沿1方向施加100000N载荷；

F、程序调用三角臂屈曲计算标准输出模板，自动形成三角臂屈曲计算文件。

ABAQUS的求解计算文件(*.inp文件)包括两部分：模型数据和历史数据。前期的网格划分、属性建立及赋予相应的网格、建立节点set集合等操作属于完成模型数据部分，输出一个*.inp文件。历史数据部分描述的是计算模型如何加载、模型计算输出哪些信息，对于三角臂屈曲计算而言，历史数据的书写方式都是一样的，所以将其固化为模板，待模型数据准备好后，将历史数据写入其后面，就形成了最终的计算文件。

实施例

以某麦弗逊下三角臂为例，三角臂屈曲CAE仿真自动化建模方法，包括以下步骤：

A、手动完成三角臂网格划分及属性赋予；

网格划分：在hypermesh软件中手动导入下控制臂几何模型，几何清理完成后，进入automesh面板，网格大小选择2mm，网格类型选择三角形单元，自动划分下控制臂表面网格，检查网格质量后，进入tetramesh面板，自动划分四面体网格，进入order change面板，将一阶四面体改为二阶四面体网格；

属性赋予：首先，进入material_create面板，建立铝合金材料属性，然后，进入Properties_create面板，选择solid_section截面属性，建立solid属性，最后，进入components_update面板，将solid属性赋予网格所在的components组件中；

B、三角臂模型中建立3个节点Set集合，节点Set集合的名称分别为：spc_23、spc_13、loadnodeset，其中spc_23集合中包含的是三角臂后内点，spc_13节点集合包含的是三角臂前内点，loadnodeset节点集合包含的是三角臂外点；

C、程序自动识别节点集合名称spc_23，并自动在集合所包含的节点上施加2方向自由度及3方向自由度约束。

其中，每个节点有6个自由度，1代表整车坐标系X方向，2代表整车坐标系Y方向，3代表整车坐标系Z方向，4代表绕X轴正向转动方向，5代表绕Y轴正向转动方向，6代表绕Z轴正向转动方向。整车坐标系从车头指向车尾为X轴正向，竖直向上为Z轴正向，Y轴符合右手螺旋定则；

D、程序自动识别节点集合名称spc_13，并自动在集合所包含的节点上施加1方向自由度、2方向自由度及3方向自由度约束；

E、程序自动识别节点集合名称loadnodeset，并自动在集合所包含的节点上施加3方向自由度约束，同时，沿1方向施加100000N载荷；

F、程序调用三角臂屈曲计算标准输出模板，自动形成*.inp文件或其它格式的三角臂屈曲计算文件。

本发明基于TCL脚本语言的二次开发实现三角臂屈曲CAE分析自动化建模。步骤C和步骤D，自动识别节点集合名称，如节点集合spc_23和节点集合spc_13，通过下划线后面的数字信息，决定在此集合包含的节点上施加约束自由度。步骤E，自动识别节点集合名称，如节点集合loadnodeset，通过load关键字，决定在此集合包含的节点上施加固定大小和方向的载荷。步骤F，自动调用三角臂屈曲计算标准输出设置模板文件，自动输出三角臂件屈曲计算文件。

如图1所示，图中三角臂前内点约束1、2、3方向自由度，三角臂外点约束3方向自由度，三角臂后内点约束2、3方向自由度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。