基于HyperWorks的CAE流程自动化系统设计开发(word文档良心出品)

1、基于HyperWorks的CAE流程自动化系统设计开发作者：曹文钢范趙为满足产品零件结构介理、实用等市场要求，在产品设计阶段利用计算机进行CAE分析是 十分必要的。目前国外一款高效实用的CAE软件HyperWorks在产品开发、设计、分析中 得到日益广泛应用。但在使用HyperWorks软件进行分析时，操作比较复杂，fl不利于企业 己有使用经验的传承。因此，在保证CAE分析的正确性和精确性条件下，如何使软件使用 便捷、高效成为企业所关注的重要问题。目前国内许多应用HyperWorks的企业只停留在使 用阶段，对HyperWorks CAE流程自动化系统的开发仍是空白。本文以HyperWorks

2、的 Process Studio模块为开发环境，综合运用Tcl/Tk语言和HyperWorks内置函数，开发出适 用性很强的CAE流程自动化系统。详细阐述自动化系统的开发流程及其关键技术，辅以实 例分析论证其实用性和町行性，对国内企业开发工作令很强指导总义。1 CAE流程自动化系统1.1系统结构HyperWorks CAE流程自动化系统结构如图1所示。HyperWorks提供一个标准化流程执行 工具软件：Process Manager0它将工程师的专业知识转化成企业CAE流程并进行固化，蚁 终实现分析流程标准化利自动化，提高企业CAE分析的质屋和效率。利用它建立CAE分析 流程标准模板，并以此

3、模板为向导，实现CAE分析过程自动化。Process Manager提供与 其他应用程序的接11 APIs,利用APIs控制HyperWorks内的所有应用软件，如调用用丁后 处理的HyperVieWo此外，还町以利用相应的APIs启动第三方软件包和服务以及建立与它 们之间的联系和通信。Process Studio是HyperWorks编制模板模块，利用它町将标准 的 CAE分析过程制成模板。每一个CAE分析过程中的操作任务都是应用Tcl/Tk或Process Studio内置UI模块开发而成。如何开发是本文研究觅点。|HyperWorks CAE流稈白动化系统I node values 等。

4、2.2 Tcl/Tk程序设计技术Tel即Tool command language的首字母，读作Tickleo与C+和Java语言类似，是一种 脚本语言。与C+和Java相比，Tel能方便地向应用程序添加英解释器。Tk是Tel的图形 界面工具包，用于定义Tel命令、创建和操纵用户界面部件。Tk是Tel最有用的扩展，其 所 有的功能都町以通过Tel获得，这给了 Tk很人的弹性，动态町控性，并使得它比其他 工其 包功能更强大。Tcl/Tk易学、易用、易嵌入在流程自动化系统开发过程中，用来组 织界面背后代码，实现代码间逻辑关系，实现CAE流程自动化目的。给开发工作带来极 大方便。利用Tk创建CAE流

5、程自动化系统与用户交互的GUIs.如图3所示，是一个人机 交互的Panel,为用户提供参数输入界面。图3 EIGRL参数界面2.3 HyperWorks内置GUI命令函数HyperWorks 内置创建 GUI 的命令函数如：hwt: : createWindow win_name?options?o 此 命令的功能是创建一个窗11。使用这类命令町以方便快速地开发出适用的人机交互界面。2.4数据库的连接CAE流程自动化系统应有相应数据库作为支掠。通常需建立材料数据库和裁荷数据库。材 料库以材料名称、弹性模量、密度等字段建立。为方便操作与维护，可选用Ms sql 2000或 Oracle作为数据库

6、环境。本系统以Ms sql 2000为坏境。数据库名称为mydb,用户名为user。3 CAE流程口动化系统开发的实施明确产品零件类别，保证开发出的CAE流程自动化系统最人范用地适用企业各类产品CAE 分析，保证CAE流程自动化系统有最人柔性，是系统开发苒要要求。3.1综合分析产品或零件对产品或冬件进行分析仃两个要求：订先，为保证対某类产品或竿件进行CAE分析（模态 分析、谐响应分析等）操作正确性，必须由专业CAE人员进行实际操作。其次，在分析时 要认直选择好分析对象。选择分析对象丿应该遵循原则：被分析对象应具备充分代表性尽 町能多地代表一类产品或零件，即在对这一产品或零件CAE分析时，应包括

7、在对某类产 品或冬件CAE分析时所需全部要求。3.2获取命令流综合分析的目的是获取CAE操作的命令函数。用户与HyperMesh开始会话时， HyperMesh自动记录所有会话”内容，即启动软件、用户建模、单元的建立、创建 component以及后 处理等所有操作会自动以命令流的方式记录在command.cmf文件中。 command.cmf 存在 HyperMesh 的工作目录之卜，若 command.cmf 不存在，HyperMesh 会在启动时自动创建。在Windows系统上设置起始目录的步骤是： 右击HyperMesh的桌面图标： 从弹出的菜单屮选择Properties （属性）菜单项

8、； 设置Shortcut （快捷方式）栏中的Start In （起始位宜）字段中的路径，如可设置起始 路径为：F： myCMF9.0ocommand.cmf文件中命令流为：命令全部以开头，女nnenablemacromenu（l）；命令名称 部分直到左边括号：命令的参数是在左右括石中间，以列表的形式给出且以逗号分隔。如： “window。, 0,0, 0）。HyperWorks识别命令时,把星号吒”和左摘号“（之间的部分看 作是命令名，命令名称之后皆为参数。命令经过相陶修改后使之符A Tcl/Tk语法，即为 耍 获取的命令流。如定义动态载荷名称的命令:*collectorcreate load

9、cols $reload2 M M n 5.其中$reload2参数传递用户在页面中输入的我荷名。3.3利用Process Studio标准化CAE流程Process Studio是开发CAE流程自动化系统的平台，是Process Manager的模块。CAE流程自动化系统在Process Manager管理下运行，实现CAE流程自动化。3.3.1 CAE流程口动化系统的文件结构CAE流程自动化系统的文件结构如图4所示。豐I My血 conttol? 曲 I help 血 icons危 modules:fig tciincludes图4文件结初圏tclincludes文件夹里存放tel文件。.

10、tel文件是实现系统功能的核心部分。3.3.2 Process Tree 的建芷Process Tree每个节点是一个具体任务，都有相应GUI与用户形成交互。通过GUI,用户M以输入参数以供求解计算使用。图5所示即为求解谐响应的Process TreeoRH5此外，还应设置Process Tree的任务属性见图6。wtrnT厂 T国6设迸任务属性3.3.3 GUI设计与制作Process Tree每个任务节点都自相应的GUI与Z对应。如与Input Setup节点相対应GUI页如图7所示。Gfc D G N q 匹 I x 与 9 站DerfinoDefnc.DAREAJTatM1 NameR

11、eload? Zar*f3.3.4 utils之间数据传递及Tel Script的调用utils即Process Studio中控件总称。它们之间可以用两种方法实现数据通信：Using Tel Script to Write CallbackSoUsing HWPM Script to Write Callbacksa例如，要获得一个名字为”mytext”文本框的值町以用语句：set strValue:hw : pmgr: PmgrGetData 0 ” mytext.value ”。要调用 Tel Script,只须将脚本 放在tclincludes文件夹里面，并在相应的utils的属性中设

12、置所调用的Tel Script即町。3.4 CAE流程自动他系统扩展与完善对所开发系统应进行测试，以进一步完善其功能。根 据某类产品CAE分析的共性，进行功能扩展，提高CAE流程自动化系统的柔性，以适用 干更多产品零件的分析。4 CAE流程自动化系统应用实例对某汽车半轴进行模态频率响应分析。根据实际匸况进行约束，施加单位栽荷，其频率范 闱 为02000Hz。用于响应求解的频率为20Hz开始，步长为20H乙频率増加次数为100 次。用Lanczos法确定频率范围，设为12000Hz。选定点的位移-频率图见图13。经 与实验 数据分析对比，验证了求解正确性。4.1获取命令流用3节所述方法町获取命令

13、流（这里只列出修改过的一小部分）:collectorcreate loadcols M$rcload25 t *crea （emark loadcols 2 nSreloadSn：hm createmark loadcols 2 Jrcload2: setid hm gctmark loadcols 2；dictionaryload loadcols 2 Mhm infoexportiemplaten nRLOAD2,5；4.2 创建 Process Tree 及相应 GUI利用Process Studio创建谐响应分析流程Tree （见图9） , Tree的每个节点都有相应页面 与之对应，如

14、定义动态载荷节点Defme Dload与之相对应的用户交互界面如图10所示。利 用3.3.4节介绍的方法建立数据传递与函数调用关系。4.3系统运行系统在运行过程屮，面的重新划分、线的压缩、相邻点的合并等进一步细化清理则一般是 利用HyperMesh自身的几何清理工具来完成。现将系统运行的主要过程介绍如卜：（1）调用CAE系统为方便操作，利用宏命令将调用系统的按钮添加到HyperMesh的User页。如随机、谐响 等。如图8所示。点击相应按钮即町调用相应的分析流程。Froquc 八 cv RApon” Analvgug FEA(OpH 6 pIQA/Modej图8用户页(2) 诣响应分析系统界面谐响应系统流程如图9所示00000000000图9谐响应系统流程(3) 定义动态毂荷定义动态我荷界面如图10所示。J*卜l |5e刁 _ 图10定义动态载荷界而(4) 定义频率范闱频率范用输入界面如图门所示。:a色X吕4 设定Lanczos法求解Lanczos法参数输入界面如图12所示。 u )色 x 05Si4*的4图12 Lanczos法参数输入界血求解结果谐响应分析结果如图13所示。o孙0 01ZC3-I0 083