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【可靠性知识】仿真分析规范浅析

作者:不详 ; 发布时间:2019-3-14 8:33:04 ; 来源:互联网  点击:

随着CAE仿真技术在企业中的广泛实施与应用,在帮助企业缩短产品设计周期,降低产品设计成本方面起到了重要的作用,已然成为产品研发中从总体设计到详细设计各个设计阶段,以及从气动、传热、强度到控制等各个部门和学科的主要性能验证与改进手段。可靠性设计分析也离不开仿真技术。

为了更好的发挥CAE仿真分析在企业研发过程中的作用,需要建立仿真分析规范对产品设计的各个阶段进行规范指导。最近几年,这方面的规范建立在国外非常流行;国内各家汽车供应商都进行了仿真规范的实施,取得了很好的应用成果,对企业的研发带来了很大的益处。

图1 CAE辅助产品预设计的基本过程

那究竟什么是仿真分析规范,企业为什么要建立仿真规范,以及如何建立仿真分析规范呢?

仿真分析规范的概念

仿真分析规范是基于企业的产品特点,总结以往的仿真分析经验、参照试验数据、借鉴其它行业的相关标准,以理论为指导,制定出的一套规范化作业流程。CAE仿真规范主要包括两部分,即基础通用CAE仿真规范与主要CAE仿真业务涉及的分析规范两大部分:

• 基础通用CAE仿真规范:指的是对于企业通常进行CAE仿真总体的工作规范,指导如何进行CAE仿真分析及管理,具体可以根据客户的具体业务来分类,梳理;

• 具体业务分析规范:指的是企业对于其研发的具体产品类型进行某一类型仿真分析的业务规范,比如某类型机匣强度分析规范,包括从模型的导入、几何清理简化、网格生成、材料等属性赋予、边界载荷设定、分析提交、结果处理、评价及报告编写等,同时形成一套作业指导书,分析工程师按照作业指导书进行机匣的强度分析,以此保证工作效率、精度。因此需要根据企业自身的产品分类来进行梳理、规划。

通常,会以企业研发的主要产品为研究对象,建立相应的仿真分析规范,用以规范企业的仿真分析。

企业为什么要建立仿真分析规范?

随着CAE仿真分析工作在企业的开展,大量的工程师参与到CAE仿真分析工作中去,不同的分析工程师在分析过程中,由于自身掌握的相关专业知识、软件掌握能力以及对产品本身的理解程度,往往在模型简化、网格划分、边界条件的处理上各不相同,具有较大的随意性,这就造成了不同的分析人员对于同一问题分析结果有一定差异,导致产品设计者对于分析结果的怀疑;在这种情况下要对此分析结果反复校核,浪费大量人力物力。

CAE仿真分析的很多重复性工作很耗时,如建模、划分网格、加载、出报告等,但每次又不得不去做,这些无增值的重复劳动使原本不多的高级分析人员和专家等宝贵资源陷入了基础性分析工作的泥潭,没有时间做更高级的分析和技术创新,这对企业竞争力的提升是一个极大的阻碍。同时由于仿真分析工作需要经过CAD/CAE建模、不同的性能仿真分析求解、结果评估和报告书写过程,该过程用到各种不同工具软件,导致分析人员频繁地进行数据转换、传递与更改,容易导致人为的错误而且浪费时间。

基于以上原因,重视新产品研发的企业迫切需要建立自己的CAE仿真规范,用来解决目前CAE仿真存在的各种问题。通过CAE仿真规范的建立,一方面可以用以指导、规范有限元分析工作;另一方面可以形成自身的知识积累,便于其他分析人员快速进入到规范的工作流程中,使企业的CAE仿真工作高效、快捷、准确的进行,为产品研发提供强有力的保障。

如何建立仿真分析规范?

CAE规范的建立与CAD、试验密切相关,一般CAE规范建立的步骤如下:

• 明确产品的性能要求,一个产品具有不同种类的性能要求,首先确定哪些性能指标需要进行仿真分析验证;

• 确定性能指标的评价标准,这需要在对同类产品进行大量试验测试、计算分析、质量事故统计、参考相关标准的基础上形成;

• 制定有限元建模标准,重点内容是网格质量标准、边界条件与载荷标准,材料数据、连接模拟标准(螺栓、点焊、缝焊等),这需要在大量试验测试结果与计算结果相互校对的基础上形成;

• 确定计算结果的处理方法,最终的计算结果可能需要在已有的计算输出中进行进一步的数据处理,才能与试验测试结果和评价指价进行比对。

对于CAE仿真分析规范建设项目,主要的技术实现路线有:

1)制定规范的CAE编制方法;

2)制定通用的CAE规范;

3)规范CAE具体业务分析流程;

4)编制规范的CAE业务作业指导书;

5)定制应用的CAE软件二次开发模板。

CAE仿真规范的建立是一个不断完善的过程,首先要从最基本最有把握的性能开始,对这些性能一般有较为丰富的试验测试数据、计算分析数据、质量事故统计数据,产品设计也趋于成熟,因此对性能指标的把握更可靠,在此基础上制定CAE规范,并用规范指导分析就更可信。

企业通过CAE仿真分析规范的建立应用,能够使企业的CAE仿真分析工作标准化、规范化,有效缩短CAE分析的时间,提升CAE分析质量,通过规范建立积累-更新机制,实现工程分析经验与知识的不断积累,从总体上提高研发产品设计/分析能力,促进企业分析知识的共享和创新。

 
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