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AERI微課堂回顧--虛擬驗證流程化及自動化開發(fā)技術

2020-05-09 23:15:47·  來源：CATARC汽車工程研究院  
　
2020年5月8日，中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司耐久輕量化開發(fā)工程師王鵬以虛擬驗證流程化及自動化開發(fā)技術為主題與業(yè)內朋友在汽車測試網微課堂直播平臺上
2020年5月8日，中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司耐久&輕量化開發(fā)工程師王鵬以“虛擬驗證流程化及自動化開發(fā)技術”為主題與業(yè)內朋友在汽車測試網微課堂直播平臺上進行了分享與交流，來自多家整車廠、零部件企業(yè)等相關行業(yè)近1000人次在直播間里展開熱烈討論。
 
以下是課堂焦點內容速記匯總，與業(yè)內共饗！
 
大家好，今天跟大家分享的內容為虛擬驗證流程化及自動化開發(fā)技術，通俗點講，就是虛擬驗證全過程的自動化流水線開發(fā)技術。
 
接下來，我會圍繞下面五個方面內容展開，其中核心內容為第二部分，即虛擬驗證全過程的高度自動化流水線。第三部分，我們重點關注流水線后半段，實現(xiàn)全自動化的部分，從有限元模型開始，分享約束、加載、計算、后處理、出報告的全自動化涉及的關鍵技術。第四部分，我們重點關注流水線的前半段，分享從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的高度自動化涉及的關鍵技術。最后，第五部分，我們還是回歸到整個流水線，談談虛擬驗證過程全自動化的實現(xiàn)。
 
 
首先談一下虛擬驗證的現(xiàn)狀和趨勢，目前無論是有限元建模、還是施加邊界條件、或者后處理、出報告等方面依然以人工操作的工作模式為主。部分做的超前的會依賴一定的二次開發(fā)技術在單個操作節(jié)點上提高一定的效率，但并沒有從根本上改變落后的工作模式。而在整車制造領域，在上世紀三十年代轉向流水線生產時，在成本控制、工作效率方面一下有了質的飛躍。因此，研發(fā)領域若想在工作效率方面有質的提升，一定也會向流程化、自動化、平臺化的流水線工作模式轉變。
 
現(xiàn)在我們看到的就是虛擬驗證全過程的一個高度自動化的流水線。整個流水線開發(fā)的思路是將工程師每個手動操作步驟封裝成可以自動實現(xiàn)相應功能的模塊，并在不同模塊之間實現(xiàn)自動傳遞。目前，通過下面講到的流水線開發(fā)技術，整個流水線的后半段，即從有限元模型開始，加載、計算、后處理、出報告的部分可以實現(xiàn)全自動化。整個流水線的前半段，即從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的部分也可以實現(xiàn)高度自動化。
 
接下來，我們重點關注全自動化的部分。分享加載、計算、后處理、出報告的流水作業(yè)過程涉及的關鍵技術。這部分內容主要有三部分組成：Excel庫文件、參數(shù)化報告模板、自動化主流程。三部分內容相輔相成，自動化主流程在實施流水作業(yè)時會自動引用庫文件和參數(shù)化報告模板。
 
與Excel庫文件、參數(shù)化報告模板、自動化主流程相對應，涉及表格控制技術、報告模板開發(fā)技術、工作流程開發(fā)技術。其中表格控制技術控制四大類庫文件，分別進行特征位置管理、計算頭文件管理、報告參數(shù)管理和視圖視角管理；報告模板開發(fā)技術的核心是參數(shù)化，參數(shù)化后可以實現(xiàn)多個分析項共用一個報告模板，只需要將各分析項的各自的參數(shù)值傳遞給報告模板即可。工作流程開發(fā)的核心是流程化和自動化，流程化允許我們從基礎網格模型開始，引出任意多條分支，分別完成多個計算任務，并且配合自動化，所有的分析項目可以自動完成，徹底將工程師從重復勞動中解放出來。
 
接下來，我們通過一個視頻直觀感受下流水線工作模式的運行過程。1.首先是基礎網格模型的一個展示，邊界位置是不需要做任何處理的；2.接著是約束、載荷、局部坐標系的自動創(chuàng)建，以及計算頭文件的自動生成；3.自動提交計算；4.最后是報告自動生成過程。
 
接下來，我們將傳統(tǒng)人工操作的工作模式與流水線工作模式的工作效率做一個對比。傳統(tǒng)模式下，一般載荷的數(shù)量、截圖的數(shù)量、提取結果的次數(shù)等等，都是與分析工況的數(shù)量成正比的，分析工況越多，重復勞動成倍增長。使用新的流水線工作模式，可從根本上規(guī)避這個階段的重復勞動。以前車門所有剛度分析項目為例，采用流水作業(yè)的方式，工作效率可提升85%以上。
 
講到這里，大家可能會有一個問題，那就是基于流程化與自動化開發(fā)技術搭建好的流水線，同一項目周期內的每一輪數(shù)據(jù)，是不是都適用。對于不同的項目，是不是也同樣適用？答案是肯定的。單個項目周期內，每一輪數(shù)據(jù)在實施流水作業(yè)之前唯一需做的準備工作即是將第一類Excel庫文件里，模型特征位置的幾何信息做一個提取，其他的都可以交給流水線自動完成。對于跨項目的情況，流水線也可以直接移植到新項目，唯一需要做的準備工作也是將Excel庫文件的內容做適當?shù)母?。
 
以上是今天分享的整個流水線的后半段，全自動化的部分。接下來我們重點關注流水線的前半段，有限元建模的部分。首先是模型連接的自動化關鍵技術，包括連接分離技術、層級關系處理技術、螺栓自動識別技術等。其中焊點建模的關鍵是嚴格在所在層級內打焊點。目前，通過使用焊點分離技術，結合層級處理技術，即便是規(guī)范程度一般的CAD數(shù)據(jù)，也可實現(xiàn)Biw級別焊點自動建模成功率在95%以上，規(guī)范程序較好的數(shù)據(jù)，已經可以實現(xiàn)焊點建模全自動化。對于螺栓建模，可通過螺栓識別技術，識別帶有螺桿、螺帽的完整螺栓進行自動建模。
 
下面兩個動態(tài)圖向我們展示了連接分離技術與層級處理技術的流水作業(yè)過程。
 
下面的我們繼續(xù)從視覺上感受一下焊點的自動建模過程。示例為規(guī)范程序比較好的前門數(shù)據(jù)，采用流水線工作模式自動創(chuàng)建前車門所有焊點的成功率是100%。
 
除連接外，從CAD數(shù)據(jù)到有限元模型的自動化關鍵技術還包括：自動中面技術、模型ID自動管理技術、屬性及材料的自動創(chuàng)建技術、網格自動批處理技術等。
 
目前，整個虛擬驗證全過程的流水線，在有限元模型加載、計算、后處理、出報告等方面已經實現(xiàn)全自動化，并且在建模方面，包括自動中面處理、屬性及材料的創(chuàng)建、模型ID的管理、焊點、粘膠、螺栓的建模等方面也已具備全自動化的潛力。隨著網格批處理技術及焊縫建模技術的進一步發(fā)展，虛擬驗證過程會實現(xiàn)全自動化流水作業(yè)。
 
以上就是今天分享的全部內容，感謝大家。
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