机模型，进行动力学仿真分析，输出刚 柔禪合模型的仿真结果；
[0049] (8)根据仿真结果，判别是否需要进行模型参数修改，若需要进行柔性体参数修改 则返回步骤（4)，若需要进行刚性体参数修改则返回步骤化），若不需要进行参数修改，则 输出仿真结果并保存数据文件。
[0化0] 如图2,自动生成柔性体模态中性文件的步骤包括；
[0051] 步骤一：后台启动有限元分析软件ANSYS;
[0052] 步骤二；根据实际需求，将AP化宏文件中柔性体外形尺寸、材料密度、弹性模量、 网格密度、模态提取阶数几何参数及CAE参数进行参数化，建立柔性部件的物理模型；
[005引步骤立鹿义单元类型、材料属性、划分网格，建立柔性部件的有限元模型；
[0054] 步骤四鹿义外连点，捜索并建立刚性区域；
[005引步骤五；设置输出单化进行模态分析，导出模态中性文件，退出ANSYS。
[0化6] 如图3,自动生成刚柔禪合动力学仿真模型的步骤包括：
[0化7] 步骤一；读取刚体模型的命令文件；
[0化引步骤二：输入包括形状位置、质量惯量、仿真控制参数的刚体模型物理参数，添加 柔性体构件；
[0059] 步骤对柔性体施加包括固定副、移动副、旋转副的约束、驱动；
[0060] 步骤四：保存为包含刚柔禪合动力学仿真模型的命令文件，W便ADAMS加载刚柔 禪合虚拟样机模型。
[0061] W下根据某型载货汽车刚柔禪合动力学仿真分析及附图来说明刚柔禪合参数化 建模方法的具体实施过程：
[0062] (1)在ADAMS/View中建立某型载货汽车的刚体模型及施加相关运动副和驱动，即 约束和驱动，如；座椅与驾驶室之间的相对位移用移动副表示，发动机与变速箱连接固定副 表示，路面激励用直线位移驱动表示等。如图4所示，该仿真模型包含54个刚体部件，主要 部件有：发动机总成1，前桥2,驾驶室前悬3,驾驶室前稳定杆4,驾驶室5,座椅6,驾驶室后 悬7,货箱8,车架9,后桥平衡悬架10,后桥11，轮胎12,六柱试验台13等，还包含60个运 动副及7个驱动，该7个驱动包括6个路面激励和1个发动机激励，一共包含63个自由度， 并通过验证的模型W.cmd格式文件输出。其中后桥平衡悬架10的放大图如图5所示。主 要建模参数如表1所示：
[0063] 表1载货汽车主要建模参数
[0064]
[0065] (2)建立多体系统中柔性体模型的AP化宏文件。首先，根据用户需求确定车架 需要参数化的部分，如横梁尺寸与数目、纵梁尺寸、外连点位置与数目、网格划分大小等；其 次，建立车架有限元模型并进行网格划分；再次，运用"get"命令，获取分网后节点最大值 编号，存放在醒中，定义外连点，并将其按顺序编号为NM+l，NM+2, ? ? ?，NM+n，捜索并建立 刚性区域；最后，设置输出单位，进行模态分析，导出模态中性文件，退出有限元分析软件。
[0066] (3)在MTLAB开发平台中，构建刚柔禪合系统参数化图形用户界面，所述界面的 可执行步骤包括载货汽车几何形状及物理属性参数输入；后台启动ANSYS，执行AP化宏文 件；柔性车架几何形状、物理属性参数及刚柔禪合相关约束等信息输入；自动启动ADAMS, 执行.cmd文件进行动力学分析。
[0067] (4)根据用户实际需要，在刚柔禪合系统参数化图形用户界面中输入车架形状尺 寸、物理属性，外连点数目、位置等柔性体参数，如表2-表4所示。根据所输入参数对AP化 宏文件的读取与写入，生成新的ANSYS命令流文件。
[0068] 表2柔性车架CAE参数
[0069]
[0074] (5)在刚柔禪合系统参数化图形用户界面中后台启动有限元分析软件ANSYS，执 行更新后的车架柔性化AP化宏文件，自动生成模态中性文件，在ADAMS中打开此文件后，即 可看到车架柔性体模型，如图6所示。其中，后台启动ANSYS命令格式如下：
[0075] System广ansys软件安装路径"-b-i AP化宏文件路径.mac文件名-0MNF文件保 存路径）
[0076] (6)根据用户实际需要，在刚柔禪合系统参数化图形用户界面中输入刚性体模型 参数，重构刚体模型并导入柔性体，添加约束、驱动，生成包含刚柔禪合动力学仿真模型的 cmd命令文件；具体步骤为；首先，将（1)中生成的整车刚体模型cmd命令保存于Excel表 格中，运用Excel函数及ADAMS命令语言，对cmd命令文件进行修改与重构，在Excel表格 中实现车架的刚柔替换，并对柔性车架施加约束、驱动等。其次，将Excel文档中重构后的 命令语言自动保存为.cmd格式文件，W便ADAMS加载虚拟样机模型。
[0077] (7)自动启动ADAMS,导入.cmd命令文件，加载车架柔性化的刚柔禪合动力学仿真 模型，如图7所示；输入路面激励与发动机激励，设置仿真时间为20s、仿真步长为2000步， 进行动力学仿真分析，输出座椅加速度均方根值曲线，如图8所示。其中，自动启动ADAMS 命令格式如下；system('ADAMS启动位置aviewru-sti.cmd文件存放位置'）
[007引路面激励为轮胎径向跳动与速度为lOOKm/h的B级路面叠加：
[0079] 2*sin(100/0. 5625/3. 6*time)+1000*AKIS化（time, 0, SPLINE_V100, 0)
[0080] 发动机激励为一个驱动力矩：
[0081] 3. 55E5*(1 + 1. 3*(10/43)*cos(360*25*time) + (2/43)*cos(360*50*time) + ( 16/43)*cos (360*75*time) + (3/43)*cos(360*100*time) + (10/43)*cos(360*125*ti me)+(2/43)*cos(360*150*time))
[0082] (8)根据座椅加速度均方根值曲线，判别是否需要进行模型参数修改，若需要进行 车架参数修改则返回步骤（4)，若需要进行刚体部件参数修改则返回步骤化），若不需要进 行参数修改，则输出仿真结果并保存数据文件。
【主权项】
1. 一种刚柔耦合模型的参数化建模方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 初始化仿真环境，建立刚体部件模型，对刚体部件模型施加约束和驱动，所述约束 和驱动包括固定副、移动副、旋转副及直线位移驱动，并将刚体模型转换为可编辑的命令文 件； (2) 建立多体系统中柔性体建模的APDL宏文件，所述宏文件包括柔性体有限元建模、 有限元网格划分、载荷施加及设置输出单位，进行模态分析，导出模态中性文件； (3) 基于MATLAB平台，构建刚柔耦合系统参数化图形用户界面，所述界面的可执行步 骤包括刚体模型几何形状及物理属性参数输入；后台启动ANSYS，执行APDL宏文件；柔性部 件几何形状、物理属性参数及刚柔耦合相关约束等信息输入；自动启动ADAMS，执行cmd文 件进行动力学分析； (4) 在刚柔耦合系统参数化图形用户界面中输入包括外形尺寸、材料密度、弹性模量、 网格密度、模态提取阶数几何参数和CAE参数的柔性体参数，根据输入参数对APDL宏文件 进行读取、修改与更新； (5) 在刚柔耦合系统参数化图形用户界面中后台启动有限元分析软件ANSYS，执行更 新后的APDL宏文件，自动生成包含柔性体质量、惯量、频率、振型信息的柔性体模态中性文 件； (6) 在刚柔耦合系统参数化图形用户界面中输入刚性体形状位置、质量惯量、仿真控制 参数，运用ADAMS命令语言重构刚体模型并导入柔性体，自动生成包含刚柔耦合动力学仿 真模型的命令文件； (7) 启动ADAMS，导入命令文件，加载虚拟样机模型，进行动力学仿真分析，输出刚柔耦 合模型的仿真结果； (8) 根据仿真结果，判别是否需要进行模型参数修改，若需要进行柔性体参数修改则返 回步骤（4)，若需要进行刚性体参数修改则返回步骤（6)，若不需要进行参数修改，则输出 仿真结果并保存数据文件。2. 根据权利要求1所述的参数化建模方法，其特征在于：步骤（5)中柔性体模态中性文 件的步骤包括如下： 1) 后台启动有限元分析软件ANSYS ; 2) 根据实际需求，将APDL宏文件中柔性体外形尺寸、材料密度、弹性模量、网格密度、 模态提取阶数几何参数及CAE参数进行参数化，建立柔性部件的物理模型； 3) 定义单元类型、材料属性、划分网格，建立柔性部件的有限元模型； 4) 定义外连点，搜索并建立刚性区域； 5) 设置输出单位，进行模态分析，导出柔性体模态中性文件，退出ANSYS。3. 根据权利要求1所述的参数化建模方法，其特征在于：步骤（6)中自动生成刚柔耦合 动力学仿真模型的步骤包括如下： 1) 读取刚体模型的命令文件； 2) 输入包括形状位置、质量惯量、仿真控制参数的刚体模型物理参数，添加柔性体构 件； 3) 对柔性体施加包括固定副、移动副、旋转副的约束、驱动； 4) 保存为包含刚柔耦合动力学仿真模型的命令文件。4. 根据权利要求1所述的参数化建模方法，其特征在于：所述步骤（6)中的刚性体形 状位置、质量惯量、仿真控制参数包括刚性体质心位置、转动惯量、仿真时间及步长。5. 根据权利要求1所述的参数化建模方法，其特征在于：所述命令文件为cmd命令文 件，APDL宏文件为? mac文件，模态中性文件为? mnf文件。
【专利摘要】本发明公开了一种刚柔耦合模型的参数化建模方法，包括建立刚体部件模型；建立柔性体模型的APDL宏文件；构建刚柔耦合系统参数化图形用户界面；界面中输入柔性体参数，对APDL宏文件进行读取、修改与更新；执行更新后的APDL宏文件建立柔性体模型；输入刚性体模型参数，重构刚体模型并导入柔性体模态中性文件，生成包含刚柔耦合动力学仿真模型的命令文件；导入命令文件，加载虚拟样机模型，进行动力学仿真分析，输出仿真结果；根据仿真结果，输出最佳仿真数据并保存数据文件。本发明的方法可实现柔性体的参数化建模以及刚柔耦合模型的自动创建，整个过程无需人工干预，解决了工程实际中柔性体难以参数化的问题，提高了建模效率，具有很好的工程应用价值。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104965963
【申请号】CN201510464993
【发明人】刘夫云, 刘海潮, 杨孟杰, 杨运泽, 伍建伟, 汪沙娜, 张骥
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月31日