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AERI微课堂回顾--虚拟验证流程化及自动化开发技术
2020-05-09 23:15:47· 来源：CATARC汽车工程研究院
2020年5月8日，中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司耐久轻量化开发工程师王鹏以虚拟验证流程化及自动化开发技术为主题与业内朋友在汽车测试网微课堂直播平台上
2020年5月8日，中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司耐久&轻量化开发工程师王鹏以“虚拟验证流程化及自动化开发技术”为主题与业内朋友在汽车测试网微课堂直播平台上进行了分享与交流，来自多家整车厂、零部件企业等相关行业近1000人次在直播间里展开热烈讨论。
以下是课堂焦点内容速记汇总，与业内共飨！
大家好，今天跟大家分享的内容为虚拟验证流程化及自动化开发技术，通俗点讲，就是虚拟验证全过程的自动化流水线开发技术。
接下来，我会围绕下面五个方面内容展开，其中核心内容为第二部分，即虚拟验证全过程的高度自动化流水线。第三部分，我们重点关注流水线后半段，实现全自动化的部分，从有限元模型开始，分享约束、加载、计算、后处理、出报告的全自动化涉及的关键技术。第四部分，我们重点关注流水线的前半段，分享从CAD数据到有限元模型的高度自动化涉及的关键技术。最后，第五部分，我们还是回归到整个流水线，谈谈虚拟验证过程全自动化的实现。
首先谈一下虚拟验证的现状和趋势，目前无论是有限元建模、还是施加边界条件、或者后处理、出报告等方面依然以人工操作的工作模式为主。部分做的超前的会依赖一定的二次开发技术在单个操作节点上提高一定的效率，但并没有从根本上改变落后的工作模式。而在整车制造领域，在上世纪三十年代转向流水线生产时，在成本控制、工作效率方面一下有了质的飞跃。因此，研发领域若想在工作效率方面有质的提升，一定也会向流程化、自动化、平台化的流水线工作模式转变。
现在我们看到的就是虚拟验证全过程的一个高度自动化的流水线。整个流水线开发的思路是将工程师每个手动操作步骤封装成可以自动实现相应功能的模块，并在不同模块之间实现自动传递。目前，通过下面讲到的流水线开发技术，整个流水线的后半段，即从有限元模型开始，加载、计算、后处理、出报告的部分可以实现全自动化。整个流水线的前半段，即从CAD数据到有限元模型的部分也可以实现高度自动化。
接下来，我们重点关注全自动化的部分。分享加载、计算、后处理、出报告的流水作业过程涉及的关键技术。这部分内容主要有三部分组成：Excel库文件、参数化报告模板、自动化主流程。三部分内容相辅相成，自动化主流程在实施流水作业时会自动引用库文件和参数化报告模板。
与Excel库文件、参数化报告模板、自动化主流程相对应，涉及表格控制技术、报告模板开发技术、工作流程开发技术。其中表格控制技术控制四大类库文件，分别进行特征位置管理、计算头文件管理、报告参数管理和视图视角管理；报告模板开发技术的核心是参数化，参数化后可以实现多个分析项共用一个报告模板，只需要将各分析项的各自的参数值传递给报告模板即可。工作流程开发的核心是流程化和自动化，流程化允许我们从基础网格模型开始，引出任意多条分支，分别完成多个计算任务，并且配合自动化，所有的分析项目可以自动完成，彻底将工程师从重复劳动中解放出来。
接下来，我们通过一个视频直观感受下流水线工作模式的运行过程。1.首先是基础网格模型的一个展示，边界位置是不需要做任何处理的；2.接着是约束、载荷、局部坐标系的自动创建，以及计算头文件的自动生成；3.自动提交计算；4.最后是报告自动生成过程。
接下来，我们将传统人工操作的工作模式与流水线工作模式的工作效率做一个对比。传统模式下，一般载荷的数量、截图的数量、提取结果的次数等等，都是与分析工况的数量成正比的，分析工况越多，重复劳动成倍增长。使用新的流水线工作模式，可从根本上规避这个阶段的重复劳动。以前车门所有刚度分析项目为例，采用流水作业的方式，工作效率可提升85%以上。
讲到这里，大家可能会有一个问题，那就是基于流程化与自动化开发技术搭建好的流水线，同一项目周期内的每一轮数据，是不是都适用。对于不同的项目，是不是也同样适用？答案是肯定的。单个项目周期内，每一轮数据在实施流水作业之前唯一需做的准备工作即是将第一类Excel库文件里，模型特征位置的几何信息做一个提取，其他的都可以交给流水线自动完成。对于跨项目的情况，流水线也可以直接移植到新项目，唯一需要做的准备工作也是将Excel库文件的内容做适当的更新 。
以上是今天分享的整个流水线的后半段，全自动化的部分。接下来我们重点关注流水线的前半段，有限元建模的部分。首先是模型连接的自动化关键技术，包括连接分离技术、层级关系处理技术、螺栓自动识别技术等。其中焊点建模的关键是严格在所在层级内打焊点。目前，通过使用焊点分离技术，结合层级处理技术，即便是规范程度一般的CAD数据，也可实现Biw级别焊点自动建模成功率在95%以上，规范程序较好的数据，已经可以实现焊点建模全自动化。对于螺栓建模，可通过螺栓识别技术，识别带有螺杆、螺帽的完整螺栓进行自动建模。
下面两个动态图向我们展示了连接分离技术与层级处理技术的流水作业过程。
下面的我们继续从视觉上感受一下焊点的自动建模过程。示例为规范程序比较好的前门数据，采用流水线工作模式自动创建前车门所有焊点的成功率是100%。
除连接外，从CAD数据到有限元模型的自动化关键技术还包括：自动中面技术、模型ID自动管理技术、属性及材料的自动创建技术、网格自动批处理技术等。
目前，整个虚拟验证全过程的流水线，在有限元模型加载、计算、后处理、出报告等方面已经实现全自动化，并且在建模方面，包括自动中面处理、属性及材料的创建、模型ID的管理、焊点、粘胶、螺栓的建模等方面也已具备全自动化的潜力。随着网格批处理技术及焊缝建模技术的进一步发展，虚拟验证过程会实现全自动化流水作业。
以上就是今天分享的全部内容，感谢大家。
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