在很多制造類行業(yè)內(nèi)，CAE 分析已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中不可或缺的部分。國外在汽車零部件的設(shè)計(jì)過程中，要求必須對(duì)產(chǎn)品做相應(yīng)的 CAE 分析，不然無法通過產(chǎn)品審查，更不能產(chǎn)品上市。CAE 技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，避免了通過樣品反復(fù)試制測試的流程，在節(jié)約時(shí)間和成本的前提下，又可以提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

由于計(jì)算機(jī)和仿真技術(shù)的發(fā)展，國外研究人員做了很多探索和積累，有很強(qiáng)的二次開發(fā)能力。根據(jù) CAE 軟件的分析功能與企業(yè)的功能需求相互結(jié)合的原則，開發(fā)出能實(shí)現(xiàn)特定功能的分析模塊，既能夠滿足企業(yè)和產(chǎn)品要求，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn) CAE 分析軟件的最大化利用。無可置疑使得 CAE 技術(shù)得以深層次地開發(fā)，企業(yè)研發(fā)效率顯著提高。

控制臂作為汽車懸架系統(tǒng)的傳力和導(dǎo)向元件，對(duì)汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性具有很大影響，它將作用在車輪上的力或力矩傳遞到車身上，同時(shí)保證車輪能按照一定軌跡運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)控制臂結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、疲勞壽命等具有較高的要求,所以對(duì)控制臂剛度分析是控制臂開發(fā)不可缺少的流程，為了減少 CAE 工程師的工作量，采用 ABAQUS 二次開發(fā)完成控制臂剛度分析自動(dòng)分析與快速提取的工作具有重要的意義控制臂剛度分析快速建模方法

1、 模型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

1）inp 文件

通過專業(yè)的網(wǎng)格劃分工具，將控制臂轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格模型，即 inp 文件

2）硬點(diǎn)數(shù)據(jù)

控制臂前點(diǎn)，后點(diǎn)，外點(diǎn)坐標(biāo)，按要求整理在 Excel 中，并與名稱對(duì)應(yīng)，同時(shí)需要下載python調(diào)用 excel 數(shù)據(jù)的 openpyxl 工具包或是其他工具包，本文采用的是 openpyxl

2、 abaqus 圖形用戶界面（GUI）

ABAQUS 軟件通過兩個(gè)各自獨(dú)立的執(zhí)行過程 Kernel（即內(nèi)核程序）和 GUI（即圖形用戶接口）之間的交互，來完成人機(jī)交互功能。圖形用戶接口將內(nèi)核指令通過內(nèi)部程序交互協(xié)議送到內(nèi)核程序中，內(nèi)核程序解釋并執(zhí)行內(nèi)核指令。當(dāng)內(nèi)核指令在執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常時(shí)，該異常信息被反饋給 GUI。因此，在進(jìn)行 GUI 程序二次開發(fā)時(shí)，需要同時(shí)具備 GUI 界面的設(shè)置文件、內(nèi)核程序文件以及 GUI 與內(nèi)核之間的通信文件。

任何一個(gè) Abaqus 插件都至少要包括三個(gè)文件：注冊(cè)文件，一般命名格式為xxx_plugin.py，將各類控件關(guān)鍵（傳遞給內(nèi)核程序的參數(shù)，也就是 GUI 界面輸入的參數(shù)）及插件工具的注冊(cè)到”Plug_ins”菜單或者自定義工具條中；圖形界面文件，主要作用是定義圖形界面框架、各類控件，并關(guān)聯(lián)各控件的執(zhí)行目標(biāo)、執(zhí)行動(dòng)作等，如圖 1，擺臂剛度涉及 inp文件導(dǎo)入控件，前、后、外點(diǎn)選擇集控件。內(nèi)核執(zhí)行文件是整個(gè)插件程 序 的 核 心 ， 它由一 系 列 Abaqus 內(nèi) 核 執(zhí) 行 腳 本 組 成 ， 包含 了 一 系 列 驅(qū) 動(dòng) Abaqus/CAE 內(nèi)核程序的指令，通過執(zhí)行這些指令可以直接驅(qū)動(dòng) Abaqus/CAE 完成有限元模型的前后處理工作，對(duì)于控制臂剛度主要涉及，導(dǎo)入 inp 文件，參考點(diǎn)的批量創(chuàng)建，創(chuàng)建 set 集，創(chuàng)建耦合，創(chuàng)建載荷步，約束與載荷，位移場歷史輸出，本文對(duì)以上腳本進(jìn)行敘述，列出部分腳本命令

1） 導(dǎo)入 inp 文件

mdb.ModelFromInputFile(inputFileName=fileName, name= modelname)

2） 參考點(diǎn)

建腳本命令如下

mdb.models['modelname'].rootAssembly.ReferencePoint(point=(905, -771, 390))

3) 創(chuàng)建 set 集

建腳本命令如下

 node_set_1 = mesh.MeshNodeArray(front)

 mdb.models['modelname'].Set(nodes=node_set_1, name='front')

4）創(chuàng)建耦合

mdb.models['Job-01'].Coupling(controlPoint=Region(referencePoints=(mdb.models['Job01'].rootAssembly.referencePoints[21],)), couplingType=KINEMATIC,influenceRadius

=WHOLE_SURFACE,localCsys=None,name='Constraint-2',surface=mdb.models['Job01'].rootAssembly.sets['Set-2'], u1=ON, u2=ON, u3=ON, ur1=ON, ur2=ON, ur3=ON)

5）創(chuàng)建載荷步

mdbm.StaticStep(name='Step-1', previous='Initial')

mdbm.StaticStep(name='Step-2', previous='Step-1')

6）創(chuàng)建約束

mdbm.DisplacementBC(amplitude=UNSET,createStepName='Step-1',

distributionType=UNIFORM, fieldName='', fixed=OFF, localCsys=None , name='BC-1',

region=region1, u1=0.0, u2=0.0, u3=0.0, ur1=UNSET, ur2=UNSET, ur3=UNSET)

7）創(chuàng)建載荷

mdbm.ConcentratedForce(cf1=5000.0, createStepName='Step-1',

distributionType=UNIFORM, field='', localCsys=None, name='Load-1', region=region3)

8）位移場歷史輸出

mdbm.historyOutputRequests['H-Output-1'].setValuesInStep(stepName='Step-2',

variables=('U2', ))

圖 1 圖形界面文件

3、控制臂剛度插件的生成

基于上述腳本編制內(nèi)核執(zhí)行程序，圖形界面文件與注冊(cè)文件就可以完成控制臂剛度模型的創(chuàng)建插件，如圖 2 為控制臂剛度自動(dòng)建模插件

圖 2 控制臂剛度自動(dòng)建模插件

4、結(jié)論

通過 abaqus 的二次開發(fā)可以快速實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)周期、減少研究人員工作量，為控制臂剛度仿真自動(dòng)化提供一定的指導(dǎo)作用。

資料來源：達(dá)索官方