3DCS 柔性建模流程（附3DCS從入門到精通系列課程）

技術(shù)鄰公告

2021年4月23日 13:11

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來源：ETA迪艾 作者：3DCS團(tuán)隊(duì)

3DCS FEA Compliant Modeler柔性模塊采用有限元方法精確仿真零件制造和裝配過程的偏差變化，用于分析不同公差狀態(tài)下，零件施加過約束、夾持、重力、溫度場(chǎng)、扭矩等載荷時(shí)，變形偏差對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)的影響，常用于汽車側(cè)圍、前后保、機(jī)蓋、翼子板、內(nèi)飾；飛機(jī)機(jī)身蒙皮、機(jī)翼、尾翼；電子產(chǎn)品板件等易變形的柔性件。

【左一】FEA_CM在IP&CCB裝配分析中的應(yīng)用；【右一】 FEA_CM在排氣管溫度場(chǎng)分析中的應(yīng)用

【左二】FEA_CM在飛機(jī)蒙皮工裝定位中的應(yīng)用；【右二】 FEA_CM在機(jī)翼離地間隙分析中的應(yīng)用

3DCS柔性模塊分析需要使用柔性模塊的裝配命令，以下為3DCS柔性模塊建模分析的最佳建模方法流程：

創(chuàng)建初始剛體模型

根據(jù)模型的質(zhì)量目標(biāo)，使用3DCS基本模塊的裝配、測(cè)量與公差創(chuàng)建初始剛體模型，其中，裝配可以理解為初始預(yù)定位，先將對(duì)應(yīng)的零件放至理論位置，在之后將添加夾持、過約束等柔性載荷。

創(chuàng)建柔性模型點(diǎn)

確定上一步的剛性模型中，哪些零件將作為柔性零件分析。對(duì)于這些柔性件，創(chuàng)建額外的DCS點(diǎn)用于創(chuàng)建夾持，連接，力載荷等（這些點(diǎn)有的已經(jīng)存在于剛體模型）。除了這些模型分析必需點(diǎn)之外，在零件上創(chuàng)建任意額外的DCS建模點(diǎn)作為輔助點(diǎn)，以便進(jìn)行視覺彎曲和額外的驗(yàn)證測(cè)量（Feature Point-On Mesh批量建點(diǎn)）。

劃分網(wǎng)格，得到網(wǎng)格文件

劃分網(wǎng)格，得到網(wǎng)格文件使用FEA網(wǎng)格軟件，為每個(gè)柔性零件創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)格文件（Hypermesh，ABAQUS，Presys等）。

生成FEA矩陣文件

在3DCS Stiffgen窗口選擇求解器可執(zhí)行文件，如abq6141.exe或Nastran.exe，Stiffgen也可以調(diào)用.bat文件，選擇設(shè)置后，3DCS將通過調(diào)用相應(yīng)的求解器內(nèi)部生成得到所需的縮減剛度矩陣，質(zhì)量矩陣和溫度場(chǎng)矩陣文件等。同時(shí)，3DCS會(huì)自動(dòng)生成更新的網(wǎng)格文件，其中包含有限元節(jié)點(diǎn)集ASETS（將3DCS模型點(diǎn)與最近的有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)）。

3DCS StiffGen 窗口

FEA_CM支持的網(wǎng)格文件與求解器文件格式

加載FEA矩陣文件

創(chuàng)建Load FEA Data裝配，將第4步得到的網(wǎng)格和矩陣文件加載至3DCS模型，加載后，需要點(diǎn)擊Nominal Build將網(wǎng)格的Asets節(jié)點(diǎn)集與3DCS模型點(diǎn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

約束零件，添加載荷

這是基于每個(gè)產(chǎn)品裝配順序的特定建模操作，零件可以定位在空間，夾持至夾具或點(diǎn)焊連接至對(duì)手件。所有裝配完成后，零件必須充分約束。一個(gè)裝配中，可以同時(shí)使用Hard Clamp和Soft Clamp，一般推薦在三個(gè)主平面定位上使用Hard Clamp，在其他定位位置使用Soft Clamp，方便起見，也可以將其分開為兩個(gè)裝配。

創(chuàng)建其他柔性裝配，如重力，點(diǎn)焊/鉚接連接、力載荷、溫度場(chǎng)等，這些裝配應(yīng)該添加在已完全約束的零件上。

FEA_CM柔性模塊工具欄

有時(shí)，需將連接為整體的產(chǎn)品/分總成從夾具松開（考慮回彈），進(jìn)入下一道工序定位。

開始第二階段分析

7.1 Unposition松開所有定位點(diǎn)

從第一個(gè)夾具上Unclamp松開夾持零件，但保持三個(gè)點(diǎn)夾持。這些(三個(gè))點(diǎn)應(yīng)在以后的階段(如果適用)用于夾緊零件。松開夾持的點(diǎn)將相對(duì)于夾持點(diǎn)產(chǎn)生回彈。對(duì)于3-DOF的剛度矩陣，三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的平面通過Hard Clamp就可以完全約束零件，對(duì)于6-DOF的剛度矩陣，一個(gè)點(diǎn)通過Hard Clamp就可以完全約束零件。用戶在Unclamp松開零件時(shí)應(yīng)注意，以免零件約束不足。

7.2 Skip Deformation下松開最后定位點(diǎn)

該設(shè)置將保證零件在不變形的情況下松開最后的定位點(diǎn)約束（前一步已完全釋放回彈），產(chǎn)品將保持該形狀（變形）至進(jìn)行下一階段裝配。

7.3 使用基本模塊裝配將產(chǎn)品定位至新位置

7.4 將上一步產(chǎn)品/分總成Clamp夾持至第二個(gè)工裝夾具（對(duì)手件）

7.5 為該階段添加其他柔性約束…

提高柔性模型分析效率的小建議

8.1 如果流程允許，使用較少的柔性裝配

柔性變形計(jì)算是基于依次每一步的裝配，裝配較多將使模型分析時(shí)間增加。可以在同一個(gè)裝配中進(jìn)行更多操作來縮短計(jì)算時(shí)間，如在一個(gè)裝配中固定多個(gè)零件。

8.2 生成裝配方向的剛度矩陣

雖然CM支持旋轉(zhuǎn)部件，但這需要對(duì)矩陣進(jìn)行變換來調(diào)整剛度矩陣的方向，增加了計(jì)算成本。如果在設(shè)計(jì)方向上建立剛度矩陣，則可省去由轉(zhuǎn)換剛度矩陣觸發(fā)的計(jì)算。

8.3 刪除無用的模型點(diǎn)

模型點(diǎn)數(shù)量減少將使得剛度矩陣文件更小。第4步生成的矩陣文件為基于建模點(diǎn)的縮減剛度矩陣（為了提高模型分析效率），模型中點(diǎn)越多會(huì)使縮減矩陣文件越大，第2步創(chuàng)建額外的DCS輔助點(diǎn)僅用于可視化顯示，如果板件較小或?qū)梢暬療o要求，可以不創(chuàng)建DCS輔助點(diǎn)，不會(huì)影響最終Measure的分析結(jié)果。

8.4 建模過程如有新增裝配點(diǎn)、測(cè)量點(diǎn)

由于新增點(diǎn)無有限元點(diǎn)屬性信息，需要回到第4步重新生成縮減剛度矩陣（此時(shí)矩陣中包含這些新增點(diǎn)的有限元信息），第5步重新加載新的剛度矩陣。

8.5 Soft Clamp與Position和Hard Clamp相比計(jì)算機(jī)計(jì)算量更大

Position和Hard Clamp通過約束已有的自由度，而Soft Clamp是在剛度矩陣上添加額外的約束。

FEA_CM柔性板件焊接連接示例

3DCS從入門到精通系列直播課

3 DCS作為領(lǐng)先的三維尺寸公差分析軟件，已經(jīng)在汽車、航空航天、電子產(chǎn)品、機(jī)械重工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

為了更好的幫助大家學(xué)習(xí)3DCS，ETA攜手技術(shù)鄰將開展十期《3DCS從入門到精通》直播課，旨在為廣大用戶提供系統(tǒng)的培訓(xùn)指導(dǎo)以及案例分享，推進(jìn)3DCS在產(chǎn)品研發(fā)及制造等階段的應(yīng)用。

3DCS 柔性建模流程（附3DCS從入門到精通系列課程）的圖11

月月都將會(huì)有熱門仿真直播課與大家見面，目前已開放首期直播《3DCS NX/Creo版基礎(chǔ)入門》報(bào)名通道，歡迎報(bào)名參與~

直播時(shí)間

4月26日 15:00

適用人群

尺寸工程師，結(jié)構(gòu)工程師，匹配工程師，工藝工程師等產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)人員

講師介紹

盧少陽

西北工業(yè)大學(xué)碩士，就職于ETA-China，負(fù)責(zé)3DCS三維尺寸公差分析及QDM質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的培訓(xùn)及項(xiàng)目實(shí)施，服務(wù)客戶涉及汽車、航空航天、電子家電、軍工、機(jī)械重工、通信等眾多領(lǐng)域。