动力学分析、三维造型和有限元分析软件间数据自动转换的方法技术

本发明专利技术公开了一种动力学分析、三维造型和有限元分析软件之间数据自动转换的方法，包括以下步骤：启动机械系统动力学分析软件，加载虚拟样机模型进行运动学动力学仿真；在所述三维造型软件中利用相关插件程序生成所述动力学分析软件可识别的ＣＭＤ命令文件；在所述有限元分析软件中导出对应模型的模态中性文件；利用所述动力学分析软件读取上述生成的所述ＣＭＤ命令文件和所述模态中性文件并进行刚柔混合仿真；进行循环性的修改模型和柔性化模型，并将较优的结果屏幕显示以及保存数据文件。将本发明专利技术的数据自动转换的方法应用于复杂的机械系统设计、分析，可以提高产品设计精度和设计效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械设计领域，特别是涉及一种动力学分析、三维造型和有限元分析 软件之间数据自动转换的方法。
技术介绍
目前的CAD/CAE/CAM等工程软件不少，它们各自适用于不同的专业
(如 造型设计、运动学动力学分析、有限元柔性分析)；即使属于同一领域(如各种高端CAD造 型软件Pro/E、UG、CATIA等、各种大型CAE分析软件ANSYS、ADAMS、MSC. NASTRAN等)，它们 也各具特色和优势，充分利用这些功能强大的工程设计软件进行复杂机械系统的联合设计 和分析，能够极大地改进产品设计质量并提高产品设计效率。由于各类软件系统的相对独 立性、不同软件开发商执行的行业标准不同以及软件版本不断升级等原因，这些软件系统 往往自成体系、各具特点，缺乏统一的数据模型和通信约定，以致不同环节之间的数据传递 不畅通。具体的说，在应用CAD/CAE/CAM等工程类软件求解实际的工程问题时，如拖拉机 转向机构的虚拟试验设计、联合收割机整机及脱粒部件等关键部件及的运动学和动力学仿 真研究等，不可避免要涉及到不同软件的接口问题。所谓软件接口技术是指能够实现两个 或两个以上系统间信息交换的程序或方法。其核心内容就是从其中一个(或多个)软件系 统读出信息，再将信息写入另一个(或多个)软件系统，从而能可靠、高效地求解集成性和 复杂性越来越强的实际工程问题。目前解决的办法是采用人工方式，手动进行数据转换，这 种方式效率低，很难真正实现软件之间数据信息的无缝自动化传输、共享和集成。这就导致 在利用大型工程设计软件进行复杂机械系统的联合设计及仿真时，为获得更好性能而开展 的虚拟试验、优化设计等复杂反复的自动化计算过程无法实现。目前，这已成为复杂机械系 统设计的瓶颈问题。公开号为CN101561838A的中国专利文献公开了一种ADAMS软件与Pro/E软件之 间数据转换的方法，包括以下步骤首先利用ADAMS进行运动学、动力学分析，当根据分析 结果或设计要求，需要改变零、部件模型的尺寸参数时，利用ADAMS宏命令和操作系统的批 处理命令语句，从ADAMS中直接启动三维参数化建模软件Pro/E ；在Pro/E中完成三维整机 或零部件模型的自动修改、重构和虚拟装配，并利用接口模块MECH/Pro施加约束，最后采 用Pro/TOOLKIT的命令语句，从Pro/E中自动返回ADAMS ；再次进行运动学、动力学分析，若 符合要求则输出结果；否则重复上述步骤直至满足要求为止；在ADAMS软件中，需要修改的 模型尺寸数据以独立的数据文件形式输出保存。但上述中国专利文献CN101561838A公开的方法无法解决ADAMS等动力学分析软 件、Pro/E等三维造型软件和ANSYS等有限元分析软件三者之间的数据自动传输问题，因此 在复杂机械系统设计过程中，例如当(1)需要将机械零件的柔性特征(如零件模态数据信 息)从ANSYS自动传输至ADAMS中进行动力学分析时；(2)需要在ANSYS中自动修改Pro/E等三维造型软件的零件几何模型信息时。在上述两种情况下该方法将无能为力。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中动力学分析软件、三维造型软件和有限元分析软 件之间数据无法自动转换，导致无法进行复杂机械系统设计分析的技术问题，提出一种动 力学分析软件、三维造型软件和有限元分析软件之间数据自动转换的方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供一种动力学分析软件、三维造型软件和 有限元分析软件之间数据自动转换的方法，包括以下步骤(1)启动机械系统动力学分析软件；(2)加载虚拟样机模型，进行运动学动力学仿真分析；(3)当要进行刚柔混合仿真分析时，利用动力学分析软件宏命令和批处理命令语 句，从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维整机模型和 零件模型的自动修改、重构和虚拟装配，并利用接口模块读取.mpr文件并重生，最后采用 命令语句读取轨迹文件生成所述动力学分析软件可识别的CMD命令文件；(4)从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维零 件模型的自动修改、重构，并利用三维造型软件与有限元分析软件的接口生成有限元分析 软件可识别的模型数据；(5)在有限元分析软件中完成读取步骤(4)中生成的可识别的模型数据，利用有 限元分析软件与动力学分析软件的接口导出对应零件模型的模态中性文件；(6)利用所述动力学分析软件读取步骤(3)生成的所述CMD命令文件和步骤(5) 中所述模态中性文件，在施加约束与驱动之后，利用所述动力学分析软件进行刚柔混合仿 真，将结果数据屏幕显示并以独立的数据文件形式输出保存；(7)应用所述动力学分析软件进行循环性的修改模型并柔性化模型，并将较优的结果屏幕显示。其中，所述动力学分析软件为ADAMS软件，所述三维造型软件为Pro/E软件，所述 有限元分析软件为ANSYS软件。其中，步骤(6)包括以下具体步骤利用ADAMS的宏命令与ADAMS/AutoFlex将MNF读入以将对应的零件柔性化；删除对应零件刚体或者修改该刚体的属性；对于柔性化后的零件添加对应的约束；创建测量，并对要分析的目标建立函数表达式；利用变量和数据元素存储每一次的实验结果数据，利用ADAMS宏命令和条件控制 语言显示数据信息；利用ADAMS的file读写命令将所有信息写入独立的数据文件；循环结束后，利用ADAMS的矩阵数组函数以及宏命令对实验结果进行分析并输出 最终的结果。其中，步骤(3)中的所述接口模块为MECH/Pro模块。其中，步骤(3)中的所述命令语句为Pro/TOOLKIT命令语句。其中，步骤⑷包括启动Pro/E，并将三维模型载入内存并窗口显示；利用VC读取数据文件将数值储存并赋值给Pro/E中模型的参数，以修改模型的尺 寸，并调用ProSolidRegenerateO函数实现模型的重生；调用ProMacroLoad ()执行宏命令实现Pro/E向ANSYS转换数据；结束 gus. exe 禾口 cmd. exe 进程；退出ANSYS程序，即完成了 ANF文件的生成。其中，步骤(5)包括编写APDL宏文件，包括ANF文件的读取、单元属性的定义、网格划分、蜘蛛网的生 成、MNF的导出以及ANSYS程序的退出；利用DOS命令或者system()函数实现后台启动ANSYS程序和读取APDL宏文件， 完成MNF的生成。其中，在步骤(3)中所述三维造型软件中完成三维整机模型和零件模型的自动修 改、重构和虚拟装配的步骤包括启动Pro/E，并将三维模型载入内存并窗口显示；应用VC读取数据文件将数值储存并赋值给Pro/E中模型的参数，以修改模型的尺 寸，并调用ProSolidRegenerateO函数实现零件模型和装配模型的重生；调用ProMacroLoad()执行宏命令实现轨迹文件的读取。其中，所述轨迹文件的具体内容包括利用MECH/Pro打开.mpr文件并重生模型， 再利用interface实现到ADAMS/View的转化以生成CMD命令文件和SLP文件。其中，所述.mpr文件的具体内容是利用MECH/Pro将三维模型生成刚体以及添加 一些关键的Marker。上述技术方案具有如下优点在进行机械系统设计分析时，本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力学分析、三维造型和有限元分析软件之间数据自动转换的方法，包括以下步骤：（１）启动机械系统动力学分析软件；（２）加载虚拟样机模型，进行运动学动力学仿真分析；（３）当要进行刚柔混合仿真分析时，利用动力学分析软件宏命令和批处理命令语句，从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维整机模型和零件模型的自动修改、重构和虚拟装配，并利用接口模块读取．ｍｐｒ文件并重生，最后采用命令语句读取轨迹文件生成所述动力学分析软件可识别的ＣＭＤ命令文件；（４）从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维零件模型的自动修改、重构，并利用三维造型软件与有限元分析软件的接口生成有限元分析软件可识别的模型数据；（５）在有限元分析软件中完成读取步骤（４）中生成的可识别的模型数据，利用有限元分析软件与动力学分析软件的接口导出对应零件模型的模态中性文件；（６）利用所述动力学分析软件读取步骤（３）生成的所述ＣＭＤ命令文件和步骤（５）中所述模态中性文件，在施加约束与驱动之后，利用所述动力学分析软件进行刚柔混合仿真，将结果数据屏幕显示并以独立的数据文件形式输出保存；其特征在于，所述数据自动转换的方法还包括以下步骤：（７）应用所述动力学分析软件进行循环性的修改模型并柔性化模型，并将较优的结果屏幕显示。...

【技术特征摘要】
一种动力学分析、三维造型和有限元分析软件之间数据自动转换的方法，包括以下步骤(1)启动机械系统动力学分析软件；(2)加载虚拟样机模型，进行运动学动力学仿真分析；(3)当要进行刚柔混合仿真分析时，利用动力学分析软件宏命令和批处理命令语句，从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维整机模型和零件模型的自动修改、重构和虚拟装配，并利用接口模块读取.mpr文件并重生，最后采用命令语句读取轨迹文件生成所述动力学分析软件可识别的CMD命令文件；(4)从动力学分析软件中启动三维造型软件，在所述三维造型软件中完成三维零件模型的自动修改、重构，并利用三维造型软件与有限元分析软件的接口生成有限元分析软件可识别的模型数据；(5)在有限元分析软件中完成读取步骤(4)中生成的可识别的模型数据，利用有限元分析软件与动力学分析软件的接口导出对应零件模型的模态中性文件；(6)利用所述动力学分析软件读取步骤(3)生成的所述CMD命令文件和步骤(5)中所述模态中性文件，在施加约束与驱动之后，利用所述动力学分析软件进行刚柔混合仿真，将结果数据屏幕显示并以独立的数据文件形式输出保存；其特征在于，所述数据自动转换的方法还包括以下步骤(7)应用所述动力学分析软件进行循环性的修改模型并柔性化模型，并将较优的结果屏幕显示。2.如权利要求1所述的数据自动转换的方法，其特征在于，所述动力学分析软件为 ADAMS软件，所述三维造型软件为Pro/E软件，所述有限元分析软件为ANSYS软件。3.如权利要求2所述的数据自动转换的方法，其特征在于，步骤(6)包括以下具体步骤利用ADAMS的宏命令与ADAMS/AutoFlex将MNF读入以将对应的零件柔性化； 删除对应零件刚体或者修改该刚体的属性； 添加零部件之间的约束； 创建测量，并对要分析的目标建立函数表达式；利用变量和数据元素存储每一次的实验结果数据，利用ADAMS宏命令和条件控制语言 显示数据信息；利用ADAMS的file读写命令将所有信息写入独立的数据文件； 循环结束后，利用ADAMS的矩阵或者数组函数以及宏命令对实验结果进行分析并...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤修映，肖丹，刘岭，刘川，毛恩荣，宋正河，陈伊哲，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]