一种用于仿真的角焊建模方法、设备及存储介质与流程

本发明属于角焊仿真建模，具体涉及一种用于仿真的角焊建模方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、在整车开发中，需要对被动安全性能进行仿真计算，判断车身结构及连接是否满足要求。车身的几百个结构是通过焊接、粘接等方式进行连接；目前，主流仿真软件的点焊、粘胶等连接形式的建模已经实现自动化；但是，角焊(如防撞梁与吸能盒之间，吸能盒与连接板之间)的仿真建模仍然需要通过人工进行逐一建模，存在建模效率低、建模精度差、易出错等问题。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供一种用于仿真的角焊建模方法、设备及存储介质；能够实现角焊有限元模型的自动建模和角焊焊点坐标的精确计算。

2、一种用于仿真的角焊建模方法，包括如下内容：

3、第一步，打开仿真模型

4、在primer软件中，选择并打开仿真模型；

5、第二步，运行自动化脚本；步骤如下：

6、2.1在primer软件中，打开script窗口；

7、2.2选择自动化脚本并运行自动化脚本；

8、第三步，输入焊点信息，并定义焊点的尺寸信息，步骤如下：

9、3.1在自动化脚本中的1.length(mm)后的文本框中输入焊点长度；

10、3.2在自动化脚本中的2.height(mm)后的文本框中输入焊点高度；

11、第四步，确定角焊位置；该步骤通过选择4个节点确定焊缝位置及焊接母材信息，其中焊接母材信息是指两个焊接面，步骤如下：

12、4.1单击自动化脚本中的3.path(a-b-c-d)后的select按键，依次选择4个节点a、b、c、d；

13、4.2节点a表示角焊起点，节点b表示角焊终点，读取节点a、b的坐标即能够确定角焊轨迹，角焊轨迹即为a、b连点间的连线；

14、4.3在第一焊接面上选取节点c，读取节点c所在的part即确定第一焊接面；

15、4.4在第二焊接面上选取节点d，读取节点d所在的part即确定第二焊接面；

16、第五步，通过节点a、b、c、d的空间坐标及焊点长度、高度进行求解计算焊点坐标；

17、第六步，角焊建模；角焊所有焊点的焊点节点坐标已完成求解，将坐标输入primer软件中，实现角焊建模自动化，方法如下：

18、6.1建立角焊所在part，记为part_sw；

19、6.2建立角焊所有焊点；

20、6.3建立角焊与焊接面之间的接触。

21、所述第四步中节点a、b、c、d的选择顺序为节点d位于节点a、b、c的右手法则正方向。

22、所述第五步中焊点坐标的计算过程如下：

23、首先计算角焊起点即节点a处的焊点节点坐标；然后，通过循环计算角焊轨迹上所有焊点坐标；具体内容如下：

24、假设角焊起点处焊点的焊点节点及坐标分别为l1(xl1,yl1,zl1)、m1(xm1,ym1,zm1)、n1(xn1,yn1,zn1)、o1(xo1,yo1,zo1)、p1(xp1,yp1,zp1)、q1(xq1,yq1,zq1)，假设a、b、c、d四个节点的坐标分别为a(xa,ya,za)、b(xb,yb,zb)、c(xc,yc,zc)、d(xd,yd,zd)；

25、所述m1(xm1,ym1,zm1)求解方法如下：

26、角焊实际的起点、终点不会与节点a、b重合，角焊实际起点与节点a之间、角焊实际终点与节点b之间会保留一部分间隙，间隙长度记为blank；

27、长度上，ab＝blank*2+length*n+interval*(n-1)；其中，焊点之间的间隙为0，即interval＝0；则有ab＝blank*2+length*n；其中ab为a、b两个节点连线的线段长度，length为单个焊点的长度，n为角焊内的焊点个数，n＝[ab/length]，[]为取整符号；blank＝(ab–length*n)/2；

28、则m1的x坐标xm1＝xa+(xb–xa)*blank/ab，m1的y坐标ym1＝ya+(yb–ya)*blank/ab，m1的z坐标zm1＝za+(zb–za)*blank/ab；

29、所述l1(xl1,yl1,zl1)求解方法如下：

30、线段l1m1为焊点的高度，即l1m1＝length，有以下方程：

31、(xl1-xm1)2 + (yl1-ym1)2 + (zl1-zm1)2 ＝ length2     (1)

32、l1m1⊥ab，及线段l1m1、ab的法向量的数量积为0，有以下方程：

33、(xm1-xl1)(xb-xa) + (ym1-yl1)(yb-ya) + (zm1-zl1)(zb-za) ＝ 0    (2)

34、点a、b、c、l1共平面，即平面abc与平面abl1重合，设平面abc、平面abl1的平面方程分别为a1x+b1y+c1z+d1＝0、a2x+b2y+c2z+d2＝0，则平面abc、平面abl1的法向量分别为(a1,b1,c1)、(a2,b2,c2)，d1和d2为常量，有以下方程：

35、a1/a2 ＝ b1/b2 ＝ c1/c2 ＝ d1/d2       (3)

36、综合方程(1)、(2)、(3)，求得l1坐标(xl1,yl1,zl1)；同l1坐标求解方法相同，求得n1坐标(xn1,yn1,zn1)；

37、所述o1(xo1,yo1,zo1)、p1(xp1,yp1,zp1)、q1(xq1,yq1,zq1)的求解方法如下：

38、线段l1o1与ab平行，则o1的x坐标xo1＝xl1+(xb–xa)*blank/ab，o1的y坐标yo1＝yl1+(yb–ya)*blank/ab，o1的z坐标zo1＝zl1+

39、(zb–za)*blank/ab；

40、线段m1p1与ab平行，则p1的x坐标xp1＝xm1+(xb–xa)*blank/ab，p1的y坐标yp1＝ym1+(yb–ya)*blank/ab，p1的z坐标

41、zp1＝zm1+(zb–za)*blank/ab；

42、n1q1与ab平行，则q1的x坐标xq1＝xn1+(xb–xa)*blank/ab，q1的y坐标yq1＝yn1+(yb–ya)*blank/ab，q1的z坐标zq1＝zn1+(zb–za)*blank/ab；

43、通过循环计算角焊轨迹上所有焊点坐标，假设任一焊点x的6个节点分别为：lx(xlx,ylx,zlx)、mx(xmx,ymx,zmx)、nx(xnx,ynx,znx)、ox(xox,yox,zox)、px(xpx,ypx,zpx)、qx(xqx,yqx,zqx)，坐标求解方法如下：

44、lx的x坐标xlx＝xm1+(x–1)*length/ab，lx的y坐标ymx＝yl1+(x–1)*length/ab，lx的z坐标zlx＝zm1+(x–1)*length/ab；

45、mx的x坐标xmx＝xm1+(x–1)*length/ab，mx的y坐标ymx＝

46、ym1+(x–1)*length/ab，mx的z坐标zmx＝zm1+(x–1)*length/ab；

47、nx的x坐标xnx＝xn1+(x–1)*length/ab，nx的y坐标ynx＝yn1+

48、(x–1)*length/ab，nx的z坐标znx＝zn1+(x–1)*length/ab；

49、ox的x坐标xox＝xo1+(x–1)*length/ab，ox的y坐标yox＝

50、yo1+(x–1)*length/ab，ox的z坐标zox＝zo1+(x–1)*length/ab；

51、px的x坐标xpx＝xp1+(x–1)*length/ab，px的y坐标

52、ypx＝yp1+(x–1)*length/ab，px的z坐标zpx＝zp1+(x–1)*length/ab；

53、qx的x坐标xqx＝xq1+(x–1)*length/ab，qx的y坐标

54、yqx＝yq1+(x–1)*length/ab，qx的z坐标zqx＝zq1+(x–1)*length/ab。

55、所述坐标求解过程通过matlab软件实现。

56、所述第六步中步骤6.1使用primer_js_api的var part_sw＝new part(model[model],pid[integer],secid[integer/string],mid[integer/string],heading(optional)[string])函数建立角焊所在part。

57、所述第六步中步骤6.2建立角焊所有焊点过程如下：

58、使用primer_js_api的new node(model[model],nid[integer],x[real],y[real],z[real],tc(optional)[integer],rc(optional)[integer])函数建立节点lx、mx、nx、ox、px、qx；使用primer_js_api的var swx＝new solid(model[model],eid[integer],pid[integer],n1[integer],n2[integer],n3[integer],n4[integer],n5(optional)[integer],n6(optional)[integer]函数建立以lx、mx、nx、ox、px、qx为顶点的五面体，将pid设置为part_sw的id，即将该焊点放入角焊所在part；基于以上任一焊点的建模方法，通过循环即实现角焊所有焊点的建模。

59、所述第六步中步骤6.3建立角焊与焊接面之间的接触过程如下：

60、使用primer_js_api的new contact(model[model],type[string],id(optional)[integer],heading(optional)[string])函数建立角焊与焊接面之间的接触。

61、本发明的有益效果：

62、本发明可以实现角焊有限元模型的自动建模。

63、本发明可以实现角焊焊点坐标的精确计算。

64、本发明可以实现角焊建模、焊点坐标计算自动化，优化了建模流程，提升了建模效率与精度。