一種車輛模型前處理模板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輛模型前處理模板，一種車輛模型前處理模板，由依次相互連接的幾何參數(shù)化模塊、命名標準化及材料屬性自動設置模塊、網(wǎng)格劃分模塊，邊界條件模塊組成。由于研發(fā)的車輛中涉及到鐵路機車、客車、貨車、動車組、城軌、地鐵等不同的車輛，建立鐵路車輛CAE模型通用前處理模板就顯得尤為重要，通過開發(fā)通用的CAE模型通用前處理模板，可以對仿真分析中繁瑣的前處理工作進行標準化和規(guī)范化，借助流程自動化工具在實現(xiàn)規(guī)范處理的同時，可以提高工作效率，減少人為錯誤，積累和固化企業(yè)CAE仿真前處理的知識和經(jīng)驗，使得企業(yè)的CAE仿真技術組織過程資產(chǎn)得到很好的積累和延續(xù)。
【專利說明】一種車輛模型前處理模板【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛模型前處理模板，特別針對鋁合金車體、不銹鋼點焊車體、不銹鋼激光焊車體、轉向架進行仿真分析，模板封裝了車輛分析過程和規(guī)范，其功能與仿真分析流程的步驟相對應。按照仿真模板所提供的交互式操作，即可完成車輛模型仿真分析的全過程。
【背景技術】
[0002]從現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢來看，計算機仿真技術在新產(chǎn)品的開發(fā)過程中將發(fā)揮越來越重要的作用。與傳統(tǒng)研發(fā)方法相比，結合了計算機仿真技術的現(xiàn)代研發(fā)方法可以節(jié)約大量的人力、物力、財力并且大大地縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。隨著有限元等仿真理論基礎的成熟和計算機硬件的快速發(fā)展，仿真工作的計算精確度越來越高。所以在國際知名的鐵路行業(yè)、車輛行業(yè)的企業(yè)，在新產(chǎn)品開發(fā)的初期，基于仿真的數(shù)字化樣機已經(jīng)開始替代大部分的物理樣機作為產(chǎn)品設計的依據(jù)。
[0003]現(xiàn)代高速列車設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，通常由多個專業(yè)的子系統(tǒng)組成，產(chǎn)品和項目的復雜度日益增加，優(yōu)異的設計方案必然是在對其各個專業(yè)子系統(tǒng)進行了綜合、協(xié)調之后才能產(chǎn)生，因此協(xié)同工作成為企業(yè)的一項迫切需求，也是企業(yè)信息化的主要目標。
[0004]由于學科仿真的專業(yè)復雜性，各種仿真分析軟件分散在各專業(yè)由少數(shù)設計和仿真人員操作，知識和經(jīng)驗分散在個體，難以積累和共享，不利于企業(yè)知識積累和專家知識庫的形成。同時面對復雜的仿真分析對象，需要有工具來幫助設計人員快速了解分析過程步驟，快速完成繁瑣的參數(shù)輸入、復雜的工況定義和仿真報告生成，并將仿真知識和經(jīng)驗積累和共享。
[0005]因此需要針對具體分析過程建立仿真分析模板，將分析步驟、操作說明和幫助信息展現(xiàn)到界面上引導設計人員按部就班地進行仿真操作，規(guī)范仿真分析過程；簡化界面上的手工操作，提高工作效率；將專業(yè)仿真分析專家的知識、實踐經(jīng)驗展現(xiàn)出來，使設計人員少走彎路。通過將具體分析過程模板化，不但可以降低仿真分析的門檻，減少人員個體差異對仿真分析結果準確性的影響，還有利于企業(yè)仿真專家知識庫的形成。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種快速、可靠的分析模板。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0008]車輛模型前處理模板，由依次相互連接的幾何參數(shù)化模塊、命名標準化及材料屬性自動設置模塊、網(wǎng)格劃分模塊，邊界條件模塊組成，其特征在于:
[0009]所述幾何參數(shù)化模塊根據(jù)幾何處理的對象、車輛類型和設計階段可以劃分為幾種不同的類型:點焊車體、縫焊車體和前期設計車體；
[0010]所述命名標準化及材料屬性自動設置模塊包括一個鐵路車輛仿真分析常用的材料庫以及命名標準化規(guī)則；[0011]所述網(wǎng)格劃分模塊輸入條件是經(jīng)過幾何處理的幾何中面模型，根據(jù)不同的車輛類型選擇不同的劃分流程，主要分為以下3中類型:
[0012]1.點焊車體網(wǎng)格劃分
[0013]2.縫焊車體網(wǎng)格劃分
[0014]3.轉向架網(wǎng)格劃分
[0015]所述邊界條件模塊分為動車組運行工況和城軌車輛運行工況，兩種運行工況分別又包括車體工況設置和轉向架工況設置。
[0016]所述幾何參數(shù)化模塊處理車輛模型的步驟有:
[0017]Ia)零件清理，刪除不影響分析的零部件，
[0018]2a)幾何清理，清理冗余的點、線、面和體，
[0019]3a)中面抽取，獲得零件的厚度信息，并保存到單元組的名稱中，
[0020]4a)幾何面識別和延展，
[0021]5a)焊點讀取與映射，
[0022]6a)讀取AutoCAD截面信息，
[0023]7a)加強截面拉升功能，
[0024]8a)車體側面讀取與Map功能，
[0025]所述網(wǎng)格劃的步驟包括:
[0026]lb)、讀取焊點信息，
[0027]2b)、程序實現(xiàn)焊點位置Map，
[0028]3b )、網(wǎng)格劃分標準設置，
[0029]4b)、孔識別和處理，
[0030]5b)、網(wǎng)格劃分，
[0031]6b)、提供自動網(wǎng)格重新劃分功能，以解決網(wǎng)格劃分中存在的問題，
[0032]7b)、焊接，
[0033]8b)、網(wǎng)格質量檢查、自由邊、法向檢查，
[0034]%)、模型試運行，以檢查模型是否有錯誤，若有則提供報錯信息，
[0035]10b)、裝配工具。
[0036]本發(fā)明的一種車輛模型前處理模板，通過開發(fā)通用的CAE模型通用前處理模板，可以對仿真分析中繁瑣的前處理工作進行標準化和規(guī)范化，借助流程自動化工具在實現(xiàn)規(guī)范處理的同時，可以提高工作效率，減少人為錯誤，積累和固化企業(yè)CAE仿真前處理的知識和經(jīng)驗，使得企業(yè)的CAE仿真技術組織過程資產(chǎn)得到很好的積累和延續(xù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1、本發(fā)明的一種車輛模型前處理模板流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述
[0039]1、幾何處理功能模塊根據(jù)幾何處理的對象(車體或轉向架)、車輛類型和設計階段可以劃分為幾種不同類型的問題，括號內為輸入條件:[0040]+點焊車體(車體幾何實體模型+2維焊點)
[0041 ]今縫焊車體(車體幾何實體模型+共節(jié)點縫焊)
[0042]今前期設計車體(二維截面+二維車體模型)
[0043]令轉向架模型
[0044]針對上述不同的類型開發(fā)不同的建模流程，據(jù)此將幾何前處理功能模塊開發(fā)成具有多個分支可供選擇的模板集合。雖然不同類型的模型需要采用不同的處理方法，但是在這個步驟的目的是為后續(xù)的網(wǎng)格劃分等處理準備好二維和三維的幾何模型。所以一般都會經(jīng)歷如下幾個步驟:
[0045]^零件清理，刪除不影響分析的零部件
[0046]y幾何清理，清理冗余的點、線、面和體
[0047]^中面抽取(非必需步驟)，獲得零件的厚度信息，并保存到單元組的名稱中
[0048]y幾何面識別和延展(非必需步驟，主要用于轉向架和縫焊車體)
[0049]^/焊點讀取與映射(二維焊點讀取功能，位置調整與Map)
[0050]對于前期設計車體將提供工具實現(xiàn)一些特殊的操作
[0051]^讀取AutoCAD截面信息(主要用于前期設計車體，僅使用二維截面建立車體模型)`[0052]^/加強截面拉升功能
[0053]Z車體側面讀取與Map功能
[0054]2、命名標準化及材料屬性自動設置模塊開發(fā)
[0055]零件命名標準化在有限元分析和后處理工作中起到重要的作用，是實現(xiàn)自動報告生成及自動數(shù)據(jù)處理的前提條件，同時良好的命名規(guī)則能為用戶提供快速而且直觀的信息，為仿真分析提供便利。
[0056]車體名稱標準化命名將根據(jù)甲方的名稱規(guī)則進行，根據(jù)是否具備完備的BOM表及三維模型可以將問題分為兩種不同的分支使用不同的模板進行標準化命名:
[0057]+具備BOM表同時使用三維CAD模型時，使用BOM表實現(xiàn)自動識別和自動重命名。
[0058]今不具備BOM表的前期設計模型，定義通用可擴展的模板，生成包含要求名稱的單元組，用戶在建模過程中自行將零件放入不同的單元組中。
[0059]該建模平臺將建立鐵路車輛仿真分析常用的材料庫，在前處理過程中提供選擇材料步驟，將材料信息導入模型中，并根據(jù)BOM表及其他條件設置零件的材料。厚度信息將根據(jù)抽取中面獲得的厚度信息或BOM表信息進行設置。
[0060]3、網(wǎng)格劃分與模型裝配模塊開發(fā)
[0061](考慮求解器轉換):HyperMesh模板轉換到Ansys、Abqus、Dyna等,相應單元組名稱不變，屬性自動轉換。在后處理HyperView讀取結果時，單元組名稱不變。
[0062]網(wǎng)格劃分模塊的輸入條件是經(jīng)過幾何處理的幾何中面模型，根據(jù)不同的車輛類型選擇不同的劃分流程，主要分為下面兩類車體:
[0063]4.點焊車體網(wǎng)格劃分
[0064]5.縫焊車體網(wǎng)格劃分
[0065]6.轉向架網(wǎng)格劃分
[0066]網(wǎng)格劃分通常需要經(jīng)過如下幾個關鍵步驟的工作:[0067]1.讀取焊點信息(二維焊點信息，僅點焊車，需轉換為igs文件)
[0068]2.程序實現(xiàn)焊點位置Map (坐標轉換及位置Map，僅點焊車)
[0069]3.網(wǎng)格劃分標準設置
[0070]4.孔識別和處理
[0071]5.網(wǎng)格劃分
[0072]6.提供自動網(wǎng)格重新劃分功能，以解決網(wǎng)格劃分中存在的問題。
[0073]7.焊接(點焊車)
[0074]8.網(wǎng)格質量檢查、自由邊、法向等檢查(質量檢查標準統(tǒng)一)
[0075]9.模型試運行，以檢查模型是否有錯誤，若有則提供報錯信息。
[0076]10.裝配工具(用戶能移動每個總成的零件，匹配相互之間的關系，并提供快速節(jié)點縫合功能。)
[0077]4邊界條件設置與加載模塊開發(fā)
[0078]鐵路車輛包括動車組，城軌車輛，由于不同類型的車輛運行所處的環(huán)境不同，所以在仿真分析過程中其使用的工況也各有不同。根據(jù)車輛的不同類型將邊界條件及加載的設置分為如下幾種類型:
[0079]1.動車組列車分析工況
[0080]今車體工況
[0081]今轉向架工況設置
[0082]2.城軌車輛分析工況
[0083]今車體工況
[0084]+轉向架工況設置
[0085]模板將根據(jù)不同的車輛類型及分析，定義單元和節(jié)點的set集合用于進行仿真分析加載，完成set集合的設置后將邊界條件及載荷自動加載到標準的set集上。
[0086]如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種車輛模型前處理模板，其特征在于:由依次相互連接的幾何參數(shù)化模塊、命名標準化及材料屬性自動設置模塊、網(wǎng)格劃分模塊，邊界條件模塊組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種車輛模型前處理模板，其特征在于:所述幾何參數(shù)化模塊根據(jù)幾何處理的對象、車輛類型和設計階段劃分:點焊車體、縫焊車體和前期設計車體三種不同的類型。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種車輛模型前處理模板，其特征在于:所述命名標準化及材料屬性自動設置模塊包括一個鐵路車輛仿真分析常用的材料庫以及命名標準化規(guī)則。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種車輛模型前處理模板，其特征在于:所述網(wǎng)格劃分模塊輸入條件是經(jīng)過幾何處理的幾何中面模型，根據(jù)不同的車輛類型選擇不同的劃分流程，主要分為以下3種類型:點焊車體網(wǎng)格劃分、縫焊車體網(wǎng)格劃分、轉向架網(wǎng)格劃分。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種車輛模型前處理模板，其特征在于:所述邊界條件模塊分為動車組運行工況和城軌車輛運行工況，兩種運行工況分別又包括車體工況設置和轉向架工況設置。
6.根據(jù)權利要求2所述的車輛模型前處理模板，其特征在于:所述幾何參數(shù)化模塊處理車輛模型的步驟有: Ia)零件清理，刪除不影響分析的零部件， 2a)幾何清理，清理冗余的點、線、面和體， 3a)中面抽取，獲得零件的厚度信息，并保存到單元組的名稱中， 4a)幾何面識別和延展， 5a)焊點讀取與映射， 6a)讀取AutoCAD截面信息， 7a)加強截面拉升功能， 8a)車體側面讀取與Map功能。
7.根據(jù)權利要求4所述的車輛模型前處理模板，其特征在于:所述網(wǎng)格劃的步驟包括: lb)、讀取焊點信息， 2b)、程序實現(xiàn)焊點位置Map， 3b)、網(wǎng)格劃分標準設置， 4b)、孔識別和處理， 5b)、網(wǎng)格劃分， 6b)、提供自動網(wǎng)格重新劃分功能，以解決網(wǎng)格劃分中存在的問題， 7b)、焊接， 8b)、網(wǎng)格質量檢查、自由邊、法向檢查， %)、模型試運行，以檢查模型是否有錯誤，若有則提供報錯信息， 10b)、裝配工具。
【文檔編號】G06F17/50GK103870623SQ201210551331
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權日:2012年12月18日
【發(fā)明者】孫維光, 許嬌, 宋業(yè)恒, 車全偉, 趙紅偉, 田愛琴, 丁叁叁, 張士存, 周建樂, 馬云雙, 龔明 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司