张永强 丁晓红 王海华

上海理工大学  上海  200093

上海延锋江森座椅有限公司  上海  201315

摘要： 针对企业应用CAE软件分析时存在操作复杂以及成熟的分析流程难以标准化，阻碍技术推广等问题,运用TCL/TK程序设计技术和其它辅助工具，探索出基于HyperWorks软件的CAE流程自动化系统的二次开发技术。以某型号汽车座椅构件拓扑优化过程分析为例，表明开发的成果具有流程规范，操作简化等优势，缩短了产品研发周期,对企业此类系统的开发具有一定的指导意义。

关键词: 二次开发 HyperWorks CAE流程自动化系统

1  概述

在整个CAE分析流程中，对模型的前处理一直是工程师消耗时间最多环节，对于同一类产品的分析，前后处理工作涉及大量重复性操作、手工操作。这些重复性工作不仅耗费时间，而且可能由于人为因素而产生遗漏和错误。因此，采用合适的工具，在现有软件的基础上进行二次开发，设计出一套CAE分析的标准流程，必然能够提升CAE工程师的工作效率，缩短产品开发周期，并且避免错误操作。另外，通过自主研发的流程自动化系统，可以将企业中成熟的产品分析流程固定化、标准化，便于技术在企业内部推广。

目前，Altair公司的一款CAE软件——HyperWorks在产品设计、研发、分析过程中得到了广泛的使用。本文介绍用于某型号汽车前排座椅构件结构拓扑优化而设计开发的自动化系统，该系统借助于HyperWorks软件中Process Studio模块下的开发环境，综合运用各种开发工具，完成针对某构件的拓扑优化过程以及分析验证工作。

2  汽车座椅构件拓扑优化过程简介

构拓扑优化在工程结构的初始设计阶段起着重要作用，汽车座椅构件拓扑优化设计是基于子结构法提出的一种新的结构优化方法。根据力的传递路径，提取构件上所受的载荷，单独施加到构件上进行优化，依照“反复验证，逐步逼优”的原则，最终得到构件材料分布的拓扑形态，总体流程图如图1所示。

由于汽车座椅构件在拓扑优化过程中需要反复验证，多次循环优化才能得到最优结构。这些重复性工作不仅耗费时间，而且还可能由于人为因素而产生遗漏和错误。因此设计开发出CAE分析的标准流程系统将有助于此类问题的解决。

本文所介绍的流程系统涵盖第3、4、5步的前后处理工作.

3  CAE流程自动化系统的结构

针对上文所说的CAE分析过程，本文中的CAE流程自动化系统主要分为三大部分：拓扑优化模块、整椅验证模块以及优化结果判定与输出模块，CAE流程自动化系统的界面如图2 所示。

拓扑优化模块的作用就是选择汽车座椅骨架中的构件，并对该构件模型进行处理，主要包括导入边界条件文件、几何模型检查与清理、拓扑优化过程的定义、后处理、输出优化后的模型等，其目的就是建立有限元分析模型，从而进行静态分析和结构拓扑优化，同时获取优化信息文件。

整椅验证模块的作用是对上一步优化后的构件模型，重新导入整椅模型中，重新进行静态分析后，来验证优化后的整椅模型在相同工况下是否满足国标要求。

优化结果判定与输出模块的作用是获取构件优化前后的分析文件，同时提取相关数据进行判定，以此决定优化循环的次数，同时在最后可以按照客户的要求，输出优化报告文件。