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

背景技術：

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

2、在副車架臺架仿真建模過程中，不僅需要對副車架整體結構進行建模，還需要對副車架焊縫進行建模，對汽車車身與副車架的連接硬點進行提取，對硬點局部坐標系進行創(chuàng)建等，目前對這些細節(jié)的創(chuàng)建還停留在手動建模階段。副車架連接硬點剛度是局部坐標系下的剛度，并且局部坐標系與相應位置的襯套局部坐標系需要保持一致，所以在建立副車架臺架耐久有限元模型時，副車架的每一個連接點首先建立一個規(guī)定好方向的局部坐標系及帶有剛度的beam單元模擬襯套。車身與副車架相關系統(tǒng)零件的連接點多達幾十個，手動建立多個乃至幾十個坐標系及beam?單元，費時費力，且容易出錯。此外，當前行業(yè)內對副車架臺架耐久分析時，需手動逐個對副車架連接硬點創(chuàng)建x、y、z三個方向的載荷激勵，還需要對每個連接硬點分別創(chuàng)建三個方向的分析步，同時在創(chuàng)建分析步時還需要對每個連接硬點處的載荷激勵與對應的分析步進行關聯(lián)。如果都進行手動創(chuàng)建，不僅花費時間較長，而且容易關聯(lián)錯誤，進行錯誤查找及修正，影響副車架建模與分析的效率和準確率。

3、現(xiàn)在的副車架臺架耐久仿真分析還需要將對各工況下的懸架系統(tǒng)進行cae仿真分析，計算輸出各工況下副車架的應力、應變數(shù)據(jù)，輸入疲勞分析軟件，并重新設置材料屬性、分析參數(shù)等，這些操作也費時費力，且針對不同的軟件計算方法存在不同，行業(yè)內不能達到統(tǒng)一的標準化。

4、上述問題都限制著汽車行業(yè)的發(fā)展，如何實現(xiàn)自動化、標準化的副車架臺架耐久cae仿真分析是現(xiàn)有技術中需要解決的問題。

技術實現(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架耐久性能自動化建模及分析方法，克服現(xiàn)有的建模效率低、準確率低的問題，本發(fā)明利用自動化程序輔助構建副車架有限元模型，并根據(jù)各工況輸出的各個網格單元內表面及外表面應力數(shù)據(jù)和預設的excel模版文件，實現(xiàn)副車架臺架耐久性能自動化分析，極大提高工作效率及標準化。

2、為達到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術方案實現(xiàn)的：

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

4、利用cae仿真分析軟件對副車架cad數(shù)模的各個元件進行結構網格劃分，搭建副車架cae網格結構有限元模型；

5、利用tcl腳本語言自動化程序在副車架cae網格結構有限元模型的基礎上進行焊縫自動化建模，得到焊縫簡化模型；

6、利用tcl腳本語言自動化程序，根據(jù)預設的連接硬點坐標及局部坐標系方向坐標的excel模版文件，建立連接硬點的局部坐標系及襯套beam單元；

7、通過焊點單元、焊縫簡化模型、螺栓簡化模型及襯套beam單元將副車架cae網格結構有限元模型中各零件進行連接，生成完整的副車架結構有限元模型；

8、通過預先構建的cae載荷節(jié)點及載荷步自動化程序和分析步自動化程序對副車架結構有限元模型進行載荷節(jié)點、載荷步和分析步自動化建模，得到副車架臺架耐久性能分析有限元模型；

9、通過修改副車架臺架耐久性能分析有限元模型的載荷幅值或載荷曲線，進行各工況下副車架cae臺架耐久性能仿真分析，得到各工況下副車架cae仿真分析結果；

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

11、進一步地，所述利用tcl腳本語言自動化程序在副車架cae網格結構有限元模型的基礎上進行焊縫自動化建模，得到焊縫簡化模型，包括：

12、獲取用于焊縫自動化建模的tcl腳本語言自動化程序；

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、通過運行tcl腳本語言自動化程序，選擇焊縫幾何體的中心線，自動生成連接副車架cae網格結構有限元模型中相鄰兩個零件的焊縫，得到焊縫簡化模型。

15、進一步地，連接硬點坐標及局部坐標系方向坐標的excel模版文件包括副車架與汽車車身之間所有連接硬點的坐標、襯套beam單元兩端端點坐標及連接硬點的局部坐標系方向坐標。

16、進一步地，利用tcl腳本語言自動化程序，根據(jù)預設的連接硬點坐標及局部坐標系方向坐標的excel模版文件，建立連接硬點的局部坐標系及襯套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的連接位置信息，得到副車架中各個連接硬點坐標；

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

19、獲取用于建立局部坐標系和襯套beam單元的tcl腳本語言自動化程序；

20、判斷連接硬點坐標及局部坐標系方向坐標的excel模板文件與副車架cae網格結構有限元模型中的連接硬點坐標是否一致或距離容差是否小于預定容差，并判斷兩者中襯套beam單元兩端點坐標是否一致或者距離容差是否小于預定容差；

21、若坐標一致或距離容差小于預設容差，則按照連接硬點坐標及局部坐標系方向坐標的excel模版文件，運行tcl腳本語言自動化程序，自動建立連接硬點的局部坐標系及襯套beam單元。

22、進一步地，通過預先構建的cae載荷節(jié)點及載荷步自動化程序對副車架臺架有限元模型進行載荷節(jié)點和載荷步自動設置，包括：

23、設置載荷節(jié)點編號；

24、給每個載荷節(jié)點的六個自由度方向分別創(chuàng)建六個節(jié)點集合；

25、通過cae仿真分析軟件的計算機循環(huán)語言進行節(jié)點編號的賦予，并通過定義各個節(jié)點各個方向的載荷幅值或載荷曲線，編寫各個節(jié)點的相應分析載荷，從而得到載荷節(jié)點和載荷步。

26、進一步地，通過預先構建的分析步自動化程序對副車架臺架有限元模型進行分析步自動設置，包括：

27、將已創(chuàng)建的載荷幅值或載荷曲線與對應的分析步進行關聯(lián)；

28、定義副車架臺架耐久性分析的分析類型及分析輸出結果類型；

29、通過cae仿真分析軟件的計算機循環(huán)語言自動化創(chuàng)建所有連接硬點各個方向的分析步。

30、進一步地，副車架結構有限元模型包括多個網格單元；

31、所述將各工況下副車架cae仿真分析結果輸入預先構建的副車架臺架耐久性能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仿真分析結果中，獲取副車架結構有限元模型中一個或多個網格單元的內表面及外表面應力數(shù)據(jù)；

33、獲取副車架臺架耐久性能excel模版文件；

34、判斷副車架臺架耐久性能excel模板文件與副車架cae仿真分析結果中，相同網格單元的內表面及外表面應力方向是否一致；

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

36、進一步地，所述副車架臺架耐久性能excel模板文件中包括副車架結構有限元模型中一個或多個網格單元的內表面及外表面應力數(shù)值、內表面及外表面應力方向、材料信息、耐久目標值，以及內表面及外表面應力數(shù)值對應的副車架壽命或損傷情況。

37、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果：

38、本發(fā)明提出了一種基于cae仿真分析的副車架臺架耐久性能自動化建模及分析方法，利用預先構建的tcl腳本語言自動化程序實現(xiàn)了副車架焊縫建模自動化，副車架所有連接硬點局部坐標系及模擬襯套的自動化建立，以及耐久分析載荷及分析步自動化創(chuàng)建，有效降低了cae分析過程的勞動強度，極大提升了工作效率和建模的準確性。本發(fā)明還基于tcl腳本語言，利用包含各工況下副車架結構有限元模型中一個或多個網格單元的內表面及外表面應力數(shù)據(jù)的副車架臺架耐久性能excel模版，實現(xiàn)副車架臺架耐久性能自動化分析，極大提高工作效率及企業(yè)臺架疲勞耐久分析標準化，能夠快速、準確的獲取副車架臺架耐久性能分析結果。

39、本發(fā)明tcl腳本語言自動化程序創(chuàng)建方法主要是基于cae仿真分析軟件的計算機語言的自動化程序編寫，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生錯誤以及尋找和糾錯帶來的工作時間損耗。