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[CATIA二开] 基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发

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dzlqsq 发表于 2019-1-18 10:37:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
dzlqsq
2019-1-18 10:37:00 3126 0 看全部
  简述了基于CATIA的汽车底盘智能化设计分系统二次开发的背景,介绍了该系统的定位及其所集成的功能,对分析工时的统计表明采用该系统对汽车副车架的线性工况进行仿真分析可使效率提升18.5倍,同时会产生一定的经济效益。

  CAE仿真分析是整车开发工作中重要的一部分,其与设计工程师的对接效率是影响整车开发时间长短的重要因素。将CAE仿真工作更好的与设计工作进行融合对接是非常有意义的一项工作,而掣肘融合对接的关键点在于如何通过智能化的系统简化原本繁琐复杂的CAE分析流程,因此设计开发一款集成设计与分析的智能化系统是十分有必要的。近年来我们也看到,开发上述智能化系统的客观条件趋于成熟。其一,CATIA软件集成了较为成熟可靠的CAE建模和线性分析模块,并且提供了二次开发平台和语言[1][2];其二,整车厂的线性工况的CAE分析标准已经较为稳定;其三,产品设计工程师普遍已经对CAE分析具有一定认知。这些客观条件都将使智能系统的开发工作事半功倍。同时一些挑战也摆在我们面前,例如汽车子系统及零部件具有高度个性化的特征,如何利用标准化的系统来应对个性化的零部件?而且用户使用场景多变,如何在保证系统流畅性的同时又考虑能覆盖各种常见的用户使用场景?完成了这些挑战这款系统才能更具实用性。本文提出的汽车底盘智能化设计分析系统就是在此背景之下进行项目定义和开发的。

  1.系统定位与功能集成

  1.1 智能化设计分析系统的定位

  在整车数据发布流程中,CAE仿真评估占据了一个非常重要的位置,而且由于CAE分析的专业性要求,该工作一般由CAE工程师承担,这也就是说每一个数据的更改都需要相应的CAE工程师进行系统建模和仿真评估,这一点成为掣肘整车开发效率的关键环节之一。而本文所述的智能化设计分析系统,由于其智能化和简易化,将使得一部分仿真评估工作可以由产品设计工程师来承担,在整车数据发布流程中形成一个小循环,通过这一小循环减少整车发布流程大循环的次数,从而大大降低整车数据发布所需要的时间,如图1所示。
   基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发2

  图 1 智能化设计分析系统的定位

  1.2 智能化设计分析系统的功能集成

  本文提出的智能化设计分析系统分为四大模块,分别是模型和数据处理、分析模型创建、计算以及分析报告,如图2所示。

  1) 在模型和数据处理模块中,将一些必须在CAD阶段进行的工作进行智能化处理,例如硬点创建、螺栓处理、washer处理、焊缝处理等。

  2) 在分析模型创建模块中,集成了网格划分,焊缝连接、材料属性赋予、约束加载等功能,通过这些智能化的功能,可以大大提升CAE建模的效率和准确度。

  3) 在计算模块中主要采用CATIA自带的求解器进行计算。

  4) 在分析报告模块中,集成了sensor创建和报告自动生成的功能,使得用户可以快速获取分析结果报告。
   基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发13

  图 2 智能化设计分析系统的功能集成

  2.应用成果

  通过对智能化设计分析系统(如图3所示)的应用,我们发现采用该系统可以极大的提升用户使用CATIACAE进行仿真分析的效率,且具有一定的仿真可信度。
   基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发29

  图 3 智能化设计分析系统界面示意图

  2.1 智能化设计分析系统的分析效率

  经过统计发现,应用该系统后,对于传统的副车架,分析工时由开发前的7.8小时降低为0.4小时,效率增加18.5倍。
   基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发76

  图 4 智能化设计分析系统开发前后分析工时对比

  2.2 智能化设计分析系统的分析结果可信度

  以某发动机悬置工况为例,采用专业CAE软件与采用该智能化设计分析系统计算得到的最大VonMises应力所发生的位置基本相同,应力云图趋势基本相同,如图5所示。基于该系统定位于在用户子系统前期设计迭代中发挥作用,预判最大应力发生的位置并进行横向对比优化设计已经可以基本满足用户的需求。
   基于3DEXPERIENCE平台的汽车底盘智能化设计分析系统二次开发59

  图 5 某发动机悬置工况 Vonmises 应力云图对比

  3.经济效益

  采用该智能化设计分析系统后会产生如下经济效益:

  1) 专家知识转化为标准和流程,集成到零部件开发的过程之中,大大提升零部件设计水平;

  2) 实现产品设计零部件设计和简易分析的无缝衔接,流程的标准化以及操作的自动化,使得仿真分析效率提升;

  3) 把零部件分析简化与自动化,充分利用分布式工作站,减少高性能计算资源的需求,进而节省高性能计算资源购置及超算租用费用;

  4.结论与展望

  通过对汽车底盘的智能化设计分析系统的开发和应用我们发现,该类型智能化系统,可以极大的减少分析工时,从而使得产品设计工程师承担部分分析迭代工作成为可能,并且带来一定的经济效益。因此,对汽车其他子系统的智能化设计分系统的开发和应用效果进行研究是值得尝试的。
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