联合SimLab驱动CATIA参数化几何模型

teptep0411.7.3实例：联合SimLab驱动CATIA参数化几何模型参数化几何模型已在结构设计中广泛使用，然而基于参数化几何模型的有限元分析还没有大规模使用。究其原因，是因为对于有限元分析而言，不仅要直接读取CAD文件中的参数、驱动CAD软件完成几何更改，更重要的是在几何发生改变以后，要全自动完成网格划分、工况加载和导出求解计算的过程。如今SimLab、HyperMesh提供了驱动CAD软件参数化几何模型的接口，配合它们优秀的网格划分和流程自动化能力，可以轻松完成基于几何参数的DOE和优化工作。下面介绍HyperStudy-SimLab-CATIA联合进行基于参数化几何的DOE分析流程。本案例所用文件在文件夹CHll_05_CATIA_parameter下，hstSimCATIA文件夹下有CATIA文件和录制好的SimLab自动化脚本，以及相应的.xml文件和计算结果。设置完成的模型为SimLab_CATIA_parameter.hstx,可以通过HyperStudy菜单File>importarchive打开。注意：本案例要求机器上同时安装CATIA,SimLab和HyperStudy。HyperStudy-SimLab-CATIA联合进行DOE分析的主要工作按时间先后可分为三部分。1）在CATIA中定义参数并发布。2）在SimLab中录制有限元建模自动化过程的宏代码，完成划分网格、创建材料属性、创建约束载荷、设置分析步、求解计算、创建响应的整个过程。3）在HyperStudy中进行DOE分析。1.在CATIA中定义参数并发布在CATIA中创建好几何模型后，将几何尺寸定义为参数，并且满足SimLab的参数命名要求。注意：本节中所使用的模型，其参数关联已经设置好，下面只对其中涉及的一些主要操作进行介绍。Step01在CATIAStep01板，选择参数类型后单击“新类型参数”按钮，编辑参数名称以及相应的数值，如图Z11-1所示。图Z11-1CATIA新建参数Step02将参数与几何尺寸关联。上图Z11-1CATIA新建参数Step02将参数与几何尺寸关联。上步中定义的参数可以与几何模型的尺寸进行关联。比如要将螺栓孔的个数与定义的Number_Of_Bolt_Hole这一参数进行关联，首先需要在“公式”对话框的列表中找到螺栓孔个数的相关步骤：“零件几何体\圆形阵列.1\角编号”，选中该行数据后单击“添加公式”按钮，打开“公式编辑器”对话框，如图Z11-2所示。址曲：Pjri2?X和1Part?±Ki2«l过iWW常：7花左工宀口述■連曰MlIfl*悴几耐轨凹粉丹1■m•:;丘I•用尺4=Numt>w_CH_[Boh:hii1eKM■•甘几何SWCltt』.!•山睚?flmrnSthdeg几河目1*样几何啊■那轉L1後■目»fi'1砂几砂Mi耐列.1丁1巨店星11山忧阳_:嚣舊ETg图Z11-2关联参数Step03在“公式编辑器”对话框中，可以依次单击“词典”中的“参数”“参数的成员”中的“重命名的参数”，找到“重命名的参数的成员”中需要关联的“Number_Of_Bolt_Hole”参数并双击选择，单击“确定”按钮。定义的公式为“零件几何体\圆形阵列.1\角编号=Number_Of_Bolt_Hole”，如图Z11-3所示。这就完成了将Number_Of_Bolt_HoleStep03图Z11-3图Z11-3参数与几何尺寸关联完成关联之后，可在CATIA界面左侧模型树的“参数”节点下双击相应的参数名进行数值修改，然后单击“确定”按钮，模型的几何尺寸会自动根据参数进行更新，如图Z11-4所示。StepStep#<1总I：棋式匚醴査削□叱査套ft性：」医査呂衽性台珑衣匚毎庾百提取肮亠您亶榇合」匚面嗨黨毎陌岩逞元產<1总I：棋式匚醴査削□叱査套ft性：」医査呂衽性台珑衣匚毎庾百提取肮亠您亶榇合」匚面嗨黨毎陌岩逞元產fl.DOTmm一f捏取3-P理砂-P惶匪3-Xi.捉审J5宦阖电1L算•疼-=5nnm=F川戟J?*如$-「附睦抑一*沁-'-氏取「金、图Z11-6几何特征接合提取H卜®提匪占.］卜余提取丘卜:Si提取.了卜發提取另T提取.9-58w..io右;』IwdlIRisOt^constrarnt罕:轴P&load境布leadcoriEtraint询走元義Part2x*l*M<X\loadPart2\?1Ct-/LlRji^\ccni5traint可荷凹糟亍元麋.-北产灰布面、边戋顶存w为達点Step08发布几何。由菜单栏的“工具”〉“发布”进入“发布”对话框，选择“允许发布面、边线、顶点和轴端点”复选框，在模型树中单击相应的接合元素或提取元素即可发布，如图Z11-7所示。发布完成后，需要在模型树中选择发布的元素，右击将其隐藏（若不隐藏，这些提取的几何面将会被识别为薄板体导入），并在模型树中将名称改为英文，以便SimLabStep08constraint图Z11-7几何发布2.SimLab关联CATIA并录制建模自动化脚本用SimLab驱动CATIA参数化CATPart或CATProduct等类型的几何文件，需要在安装SimLab的过程中关联CATIA，如图Z11-8所示。关联CATIA的安装目录以及相应的Env文件时，Env文件路径一般是•••\DassaultSystemes\CATEnv\…，可右击CATIA图标后在“属性”窗口中进行查看。完成关联后即可在SimLab读取设计参数并重新生成CATIA文件。AltairElS-raLab2019-3•Wind讯£545:ChaIrvMdS*tIM&ri朝!ICuiLE«□«EiT|thnEnmiaiaAltairSinilsbln3M.^nntrs日冋^LaLabEin.turnE±p]ClIlJl££FEK£3SHE0I3TW门的EiPIfepuLis占c:AltairElS-raLab2019-3•Wind讯£545:ChaIrvMdS*tIM&ri朝!ICuiLE«□«EiT|thnEnmiaiaAltairSinilsbln3M.^nntrs日冋^LaLabEin.turnE±p]ClIlJl££FEK£3SHE0I3TW门的EiPIfepuLis占c:耳话A5<-arJlccis-;AltairHS-nLab2019J•刈IM讯£545:S4lactCA-nACIrMlDry込a⑷■対申:艸GWaieftSh:p-4iC?.T]aOT曲EwF轉匚iFrDSiiaiDa.Ea'J^s-Eaul'fCrfiwe..C^KfliEnmaiaAltairSirulgbE,<,TL*iFHUld%ri-diid3i>-fir«1Ier»aridann^ipanTi^Hajndn^VHEri*CATKINO^aiiidL^ESMIAVSRJI馭i■片RflflChOM*图Zll-8SimLab关联CATIAStep02SimLab具有宏录制工具，该工具可以将几何导入到求解计算的整个操作过程使用Python代码录制下来，然后重复使用。打开SimLab后，单击菜单栏的ProjectStep02Record选项开始录制，如图Z11-9所示。Step03导入CATIA文件。由File>import〉CAD进入CATIAImportOptions面板后，勾选Designparameters选项，即可读取CATIA中定义好的参数，勾选Step03选项，即可读取发布的几何，如图Z11-10所示。CATIAImportOptions：：：：：：：：：：：：：：：：：：：dxiReaultsAdvancedInspectF*ieject]1IntersectionFoldsiReaultsAdvancedInspectF*ieject]1IntersectionFoldsQusVerifyRecordPause1StopCancelPlsyProcess图Z11-9SimLab录制宏DirectThroughSTEPQBodj^name□Usepartnamefurfileswttionebody1QDesignparamelsrs□Sheet1Sketchand畀if◎弁nmoQColor1□PublicalienslAmportsafacElsImportassemblystruclureZUDaiumpaintsOKCancel图Z11-10CATIA文件导入选项Step04导入几何后可以在Group选项卡下看到CATIA中发布的几何特征名称；在Process>Parameters选项下可以看到CATIA中定义的参数，如图Z11T1所示。V：Name衣Step04导入几何后可以在Group选项卡下看到CATIA中发布的几何特征名称；在Process>Parameters选项下可以看到CATIA中定义的参数，如图Z11T1所示。V：Name衣Valu«|tPBrameii?ns.G日Modei_M¥ilh_&esl.FlllecRadL5InbermediaL5Number0.4Rs^ponsas图Z11-11SimLab中查看CATIA的几何特征和参数-\Grouoload!■cons-lrainlNama誉□I-^|Grau^_ModriBrowsernp«a>jhib3ibc：a»1二S3fccAna||i5TjdDispkiDimMVp—0LaWriiPkfA口esXtsrt:d曰PHKiilCdorPkt甲CankviHai黑心肆曲口espoEe农秋nPiim昭M>dMnPmrcoiEncipybrorOenjiy图Z11-12定义响应Step05继续在SimLab中完成划分网格、赋予材料属性、设置约束载荷、设置分析步、求解计算。在后续HyperStudy的计算中，整个过程都是SimLab根据脚本自动完成的。注意：在进行约束和载荷施加时，只能选择导入的Group（本例中为load、constraint）Step05Step06仿真分析计算完成后，在SimLab中定义输出的响应。本例将位移和最大应力定义为响应。进入Results选项卡，选择Displacement〉Resultant〉CreateResponse,进入Response面板，选择整个模型，Type选择Max函数，即可将整个模型的最大位移定义为响应，如图Z11-12Step06Step07单击菜单栏的Project〉Stop选项结束录制并保存Python文件。录制结束Step07后，可从宏代码的保存路径下看到图Z11-13所示的多个.xml文件，里面会保存SimLab识别到的CATIA参数以及定义的响应。这些.xml文件用于传递参数和响应，使用HyperStudy做DOE分析时后台会进行调用。•匚Inxxtel斟韵声方>•匚Inxxtel斟韵声方>[h5i,rtirnCATIA_Pfirims.xnilhit5lmCA'riA_R«ipcirr5&5^ml'JHQdeljcrlptjBdseRwi.Kml:STSCADDimcrrtianjcmJI2O2XJ.W91154STAT立蚌13ICB11:422KBXML龙栏iZKBaozxj/^11^3XML丈栏ZKBaaO/fi/911Z22XMLltjKi1KJ20胡拠1134图Z11-13xml文件3.HyperStudy模型定义以及DOE分析Step01如果初次在HyperStudy中使用SimLab模型，需要将SimLab注册为求解器。Step01如图Z11-14所示。由菜单Edit>RegisterSolverScrip进入，单击AddSolverScript

按钮后增加一行，Type选择SimLab，随后选择SimLab安装目录下的SimLab.bat文件。盘叱glitwsoztScript厂®□X|SIddSexipt|BlnunSvlnrSorijjt-LSMTypePreferencePith1RADIDSSradian磬RadkesHyperWorksDJhype■阴□r寤H郎hmts1c「iptsjradk»5.hdt2OprlScnxt带*QptiSWdCt山旳电幻訂gt祇闻讥MtD1/1寸p总jw口r加201点s1v曲/s■:r1貿0/血01|0皿口1g.b就斗曾tihcmW阴tjefie-iicHyperWorksDJMpe■酮□i■焦20T即oomrm□rVp张harVpythorn工5/wrinfi如pyth□meTdtciSGW&ncHyperWorksDirt^peiv-orksaoi^ti^/tcVtOB5.W^li>W/blnAclshB5她6TempieMtemptex阿Gefie-ricHyperWorksUJMp亡册口rke近)TWti创血/winmpie儿亡HypEtwde>1KEGwencHyprrVVorks-Di/hype-^v^rksMi^hvfwlMw/scripts/hfibatSHMBUdlSGW&ncHyperWorksD:rt^per¥iorks2Oi^iiM/l>n/wiWffimbstch.e5?egl-IMhmbatchnTcsher阴Gefiie-TicHypcrWorkiD：yhyp&rviark5201$fliniiJ/bBitdhfneiVhw_hiatuhniiMH.bdt-ncxmd_idH学pe*5nudy0旗曲hBCbdcchSGenericHyperWorkiDifliypefViorkiaoi^&VblrV^ln^i'hstbsTch.esieiiHypedWorks■iw.ex吏SGe<ie*icH^wrWork$DperwD『廟20T俯沖/bafVSin&4血弧戏p■2HWTranshvtrifiE-j1CenejicHyperWorksDjhyp&rvjork5Ml$^k^T«LittjreadEr5/birVwiT64/Iwtram.e5ceNOWHstSol^rNowIWxie-lnte*Y1dl山巾vMMDMZfliWMVbln/dbMjhsr细l^rflowbat14Sin-bLdoHyperS^ixly|口Prognr』nnFlles/AlLair/2a19/SlmLAbZDI^.Z/tilrVwn^/SmLjb.bjLr图Z11-14注册SimLab求解器Step02创建一个新的Study。在HyperStudy中新建Study时，注意路径名称尽量不要出现空格以及横杠等特殊字符。将包含CATIA几何文件、SimLab宏文件以及.xml文件的文件夹复制到HyperStudy的工作目录。创建一个新的Step02Step03在DefineModels面板中单击AddModelStep03Add对话框中，模型类型选择SimLab，单击0K按钮返回主界面。Resource选择SimLab文件夹下的model_script.py文件，然后单击ImportVariables按钮导入参数，如图Z11-15所示。ActwLfltwlVernameTrpeResourceSrfvcrInputF^lrSolwrExeoutnonScript□SimLab1m_1NSimLab|D：MistSimCATIA\modiel_scri^p^^^JhE^input.hEtp脅SimLab图Z11-15添加模型Step04单击ImportVariables按钮，进入DefineVariables面板，其中显示了全部已导入的变量，可以根据需要对变量的上下限进行设定。本例中将Fillet_Radius这一参数的下限设置为4.5,上限设置为5,如图Z11-16Step04ActiveLabelLo^erBcxjrxlNomlr^UpperBowdCcxnwent0Mesh&izewar_l-l.'KJQWOTs+ssgwww+g+^SWQKJQ+g+s+s0Preswurrevar_290.0DJMM■■■lOO-OIMDO…11D-00MD□AspectR^itiovar_J9.tMfltMD0■■■lO.DODODOM111.000(X)0mB40FiimetRddlwvar_4g+gsommw+g+¥owdkjq+iJ-回nn(&rimKjiatt_Shaft_L&ngthvar_54.WDMOTg+g5awww+g+55W0OTQ+g+s+s&□BakHal^RddiLtsvar_fl丸SODtMtM■■■5.5tM0M0…0hiunnber_Of_R□11.H口応var_73.&0DD0D0■■■4.0DO(MDO…MtMODOCl…图Z11-16定义变量上下限Step05单击Next按钮进入TestModels面板，单击RunDefinition按钮对模型进行试算。试算如果正常结束，可以进入下一步提取响应。这里的响应是自动从SimLab产生的.xml文件中读取的，也可以选择结果文件进行创建，如图Z11-17Step05ActiveLabelVarriiameExpressionValue-GoalsOutputTypeComment■10MaxStressr1曲」【。|*B*522.17®00Rsal仃...□Ml亦Dl沖r_2■fa■APgO51^S84QReal亍■•■图Z11-17定义响应

添加一个DOE分析。在模型浏览器中右击，在弹出的快捷菜单中选择Add,添加一个DOE分析