案例分享 | 大眾汽車公司在工程開發中采用 MSC Nastran Modules功能提升設計敏捷性、協作性

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     眾所周知,在有限元領域,傳統有限元分析建模包含多個零部件和子結構,然后將它們編排到有限元代碼中(例如 MSC Nastran 里的‘include’文件)以便進行交換。在使用這些 INCLUDE 文件時需要遵守嚴格的編號準則,以免 INCLUDE 文件之間出現 ID號沖突。


    在 MSC Nastran 中要求建立整個模型時不得出現 ID號重復。這種建模方式提供了獨立的 INCLUDE 文件,在車輛設計發生更改時能夠輕松應對重復使用和互換的情況。但是,采用這種方法時用戶必須遵守復雜的編號方案,因此管理這些文件非常困難。這種方法既要有高度的紀律性,又要進行監督,因為它需要根據新的需求定期進行調整。 


    大眾汽車通過多年來與 MSC 軟件建立的長期合作關系受益匪淺。大眾汽車不僅將來自 MSC 軟件的先進技術運用于自身的分析工作中,還推動了新的 MSC Nastran 開發需求。最近的開發需求之一是 MSC Nastran 中的“Modules”。隨著計算資源越來越廉價,模型也開始變得越來越龐大。這些大型模型需要高效的模型管理。有了 MSC Nastran 中這項由大眾汽車推動開發的稱為“Modules”的新技術,如今模型管理變得非常方便。

 

    Modules是作為組裝管理工具而引入 MSC Nastran 的,它是一個獨立的數據塊,通常包含零部件或整個裝配體的組件。Modules類似于部件超單元,但模型不縮減。MSC Nastran 還可以通過MODULES 實例化功能將初始的模型處理成多個實例。


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圖 1:傳統建模

    

    總之,MSC Nastran Modules具有同 INCLUDE一樣的特點,但不會出現任何 ID 號沖突。Modules可以減少模型組裝過程中的“編號”工作。Modules還能讓汽車 OEM 制造商與其他分析小組(例如靜力學、碰撞、NVH)交換模型變得輕而易舉。最后,用戶可以在車輛開發過程中使用Modules功能輕松地嘗試不同的設計。


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圖 2:大眾汽車的建模

    

    Modules的主要優勢在于它們減少了對前處理器的依賴——為現有的主模塊創建拷貝,對其進行平移、旋轉或鏡像——因而也有助于縮短建模時間。此外,MSC Nastran 的Module功能采用了與一些其他代碼類似的定義,這樣就能快速轉換為 MSC Nastran BDF 用于其他仿真,例如采用 PAM-CRASH 的碰撞仿真。

 

    現在,如果需要將這些不同的模塊銜接在一起,可通過手工、自動及半自動方式連接各個模塊。


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圖 3:MSC Nastran Modules的整個數據塊

    每一個模塊都有自己用于節點、單元、屬性等的 ID 編號方案。ID 編號在整個模塊中不必是唯一的。    

“Modules方法有助于我們節省時間、確保獲得高質量結果。在進行 NVH 、耐久性和非線性分析的建模、數據交換以及前處理、后處理時,我們做到了事半功倍?!?/p>

--Bruns 博士,大眾汽車

    一個模塊是一個獨立的數據塊,通常用來表示總成的某個組件,例如汽車的車輪或擋泥板。模塊允許用戶將多個數據塊組合成單個 MSC Nastran 輸入文件。每一個模塊都由 BEGIN MODULE 和 END MODULE 數據條目分隔。

    就像是部件超單元一樣,每一個模塊都有自己用于節點、單元及屬性的 ID 編號方案,而且 ID 編號在整個模塊內不必唯一。后處理結果可以通過 HDF5、F06、punch 及 op2 文件提供,它們按模塊分段。


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