在 CAE 技术较为成熟的今天，各种优化工具如拓扑、参数优化在结构设计中得到了大量的使用，使得在零件在大的传力方式、零件初步结构设计等过程设计效率大大提高，能在较短的时间内进行多方案的比较，从而得到较优秀的设计。

 

但是在零组件详细设计中，由于其大体设计已经完成，需要对其内部细节设计进行具体对比优化。多轮计算校核模型基体相同，只有少数特征更改了。而在有限元计算分析中，无法对有限元模型进行细节快速修改，有限元分析模型可能需要重新建立。

 

本文提出一种宏封装技术，可以极大的较少有限元模型建立过程中的重复劳动，其主要步骤如图 1 所示。

 

 

图 1 基于宏封装的有限元快速迭代分析流程图

 

具体过程以某支架优化计算为例，对此技术流程进行说明。某支架由上下支架两个部分组成，结构示意图见图 1，需要对上支架进行结构优化设计。

 

 

图 2 支架结构示意图

 

结构优化往往是已有计算模型的基础上进行。首先进行计算模型的复制，在保留原计算模型的同时可以进行新模型的计算。

 

 

图 3 模型复制页面

 

其次工作为在部件以及装配?？橄律境心Ｐ秃褪道２考辛慵砂姹究梢员Ａ?，但装配实例必须删除。由于模型为复制过程，在属性模块中保留了材料定义，可以给模型直接应用。

 

 

图 4 材料应用页面

 

新模型材料赋予后工作为建立实例，一般选择非独立实例。在该步骤中由于零件位置不在目标位置需要使用装配工具对实例进行装配，装配工具?？榧?/span> 4。常见手段为平移和转动，根据需要也会使用到共轴和共面工具。

 

 

图 5 装配工具

 

在分析步?？榭梢匝赜?，无需额外建立。

 

在相互关系?？樾枰械墓ぷ鹘隙?，主要分为两个部分，参考点的建立和约束面的重新选择。

 

由于一般有限元模型建立过程中参考点为基于模型几何生成，在旧模型实例删除后，参考点会丢失。在这部分需要查看原计算模型，对丢失参考点进行统计以及坐标测量。参考点测量为使用查询按钮，点测量功能进行测量，然后使用点坐标建立新的参考点，操作界面见图 5 和图 6。

 

 

图 6 点测量示意图

 

需要注意的是，由于约束、载荷添加以及边界条件为沿用旧计算模型，需要保持参考点名称一致，否则会出现计算模型错误。

 

 

图 7 使用坐标建立参考点示意

 

约束面的重新选择为在约束管理器中依次双击所有约束关系，相关面的选取可以查看旧计算模型。由于载荷以及边界条件施加在参考点上，无需进行修改。在完成上述过程后只需要对新零件实例进行网格划分即可提交计算。

 

 

图 8 网格属性页面

 

由于结构优化设计需要进行多轮次迭代计算，需要优先保证迭代效率，建议网格选用线性四面体网格，线性网格能提高计算效率；四面体划分一般能一次生成，而六面体网格可能会因为数模更改后需要重新分区操作。

 

 

图 9 网格单元类型页面

 

最后新建作业提交计算即可。

 

图 10 新建作业界面

 

经过多次试验，在整个计算过程中，零件导入以及约束关系面这两个部分不宜进行宏的录制。零件导入由于需要选择新版模型，而无法沿用零件文件号。约束关系面则是因为模型更改可能会导致面的改变到导致宏命令无法顺利应用。宏录制的入口见下图中宏管理器。

 

 

图 11 宏管理器界面

 

点击创建后出现如下见面，输入宏名称，目录选择分两种，选择主目录，生成宏保持在安装主目录下，在所有的计算模型中都能得到应用。选择作业则保存在当前工作目录下，方便计算文件整体交付给别人。建议宏保存在作业下，以免主目录中出现过多非通用宏而降低使用效率。

 

 

图 12 创建宏页面

 

选择继续后，开始录制宏，软件会自动记录下所有操作，并生成宏文件，可按需对宏命令进行修改。

 

 

图 13 宏文件内容示意

 

建议每个?？橄碌牟僮鞯ザ缆贾坪辏饕梢蕴岣呓Ａ榛钚?。使用时在相应的?？橄略诵邢嘤Φ暮昝?，运行宏命令的方法为打开宏管理器，选择相应的宏，点击运行即可。综上，通过宏命令的方式将重复操作的命令封装成宏文件；生成的宏文件也可以进行特殊应用的编辑修改；最终在模型迭代设计中大大提高结构优化的分析效率。

 

资料来源：达索官方