基于HyperWorks的CAE流程自动化系统设计开发文档良心出品

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HyperWorksCAE流程自动化系统的开发仍是空白。本文以HyperWorks的ProcessStudio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。1CAE流程自动化系统1.1系统结构HyperWorksCAE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：ProcessManager0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，并以此模板为向导，实现CAE分析过程自动化。ProcessManager提供与其他应用程序的接IIAPIs,利用APIs控制HyperWorks内的所有应用软件，如调用用丁•后处理的HyperView。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。ProcessStudio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ProcessStudio内置UI模块开发而成。如何开发是本文研究觅点。

1.2系统开发流程CAE流程自动化系统开发流程如图2所示。2流程开发关键技术HyperWorks内置命令HyperWorks为用户提供丰富的功能函数。主要何两种：其一足命令函数，如*shrink(2)：其二则是Frrf命令函数.它们是Tcl/TkCommands«如：hm_entitylistentityTypelistType^在HyperWorks4.0及以后更高版本中就己嵌入了Tcl/Tk,使开发定制流程成为可能。命令函数用來实现与HyperMesh的DataBase通信，例如，从HyperMeshDataBase町获取如卜信息：IDsonamark,listofassemblies、components、nodevalues等。Tcl/Tk程序设计技术Tel即Toolcommandlanguage的首字母，读作Tickle。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。HyperWorks内置GUI命令函数HyperWorks内置创建GUI的命令函数如：hwt::createWindowwin_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Mssql2000或Oracle作为数据库环境。本系统以Mssql2000为坏境。数据库名称为mydb,用户名为user。3CAE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；设置Shortcut（快捷方式）栏中的StartIn（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，如"enablemacromenu⑴；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®0,0,0,0）。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ATcl/Tk语法，即为耍获取的命令流。如定义动态载荷名称的命令:*collectorcreateloadcols"$reload2MM"5.其中$reload2参数传递用户在页面中输入的我荷名。3.3利用ProcessStudio标准化CAE流程ProcessStudio是开发CAE流程自动化系统的平台，是ProcessManager的模块。CAE流程自动化系统在ProcessManager管理下运行，实现CAE流程自动化。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|My血conttol?曲Ihelp血icons［危modules:figtciincludes图4文件结初圏tclincludes文件夹里存放.tel文件。.tel文件是实现系统功能的核心部分。ProcessTree的建芷ProcessTree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ProcessTree。此外，还应设置ProcessTree的任务属性见图6。

・；wtrn・；wtrnTCLFil•:国6设迸任务属性GUI设计与制作ProcessTree每个任务节点都自相应的GUI与Z对应。如与InputSetup节点相対应GUI页如图7所示。GfcDGNq匹Ix与9站DerfinoDefnc...DAREAJDerfinoDefnc...Tat>M1NameReload?Zar*futils之间数据传递及TelScript的调用utils即ProcessStudio中控件总称。它们之间可以用两种方法实现数据通信:®UsingTelScripttoWriteCallbackSo②UsingHWPMScripttoWriteCallbacksa例如，要获得一个名字为"mytext"文本框的值町以用语句：setstrValue[::hw：：pmgr::PmgrGetData0"mytext.value"]。要调用TelScript,只须将脚本放在tclincludes文件夹里面，并在相应的utils的属性中设置所调用的TelScript即町。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。4CAE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0〜2000Hz。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1〜2000Hz。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流（这里只列出修改过的一小部分）：•collectorcreateloadcolsM$rcload2 5t*crea（emarkloadcols2"SreloadS"：hmcreatemarkloadcols2Jrcload2:setid[hmgctmarkloadcols2]；•dictionaryloadloadcols2M[hminfoexportiemplate]""RLOAD2”；创建ProcessTree及相应GUI利用ProcessStudio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，如定义动态载荷节点DefmeDload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。诣响应分析系统界面谐响应系统流程如图9所示》1ERNZM1ERNZM^QOOOOOQOOQOOOQOO图9谐响应系统流程定义动态毂荷定义动态我荷界面如图10所示。图10定义动态载荷界而定义频率范闱频率范用输入界面如图门所示。：■・a色X吕・4*(H f」nl»OfaMOF图11额频率范川输入界