SFE concept的案例
SFE Concept 是什么？
SFE CONCEPT軟件可以由其參數化幾何模型自動生成有限元模型，進而實施概念評估。新的有限元模型能根據每一輪新的設計變量自動快速生成。每一輪新的設計修改都能快速方便的提交仿真分析運算，來評估修改方案對各種重要性能的影響。
SFE CONCEPT的核心理念就是“CAE驅動設計"。它可以幫助實現大量的拓撲概念設計并且對設計方案進行各種關鍵工況下的評估，還可以通過形狀、尺寸和材料的優化來平衡車身設計。
其主要功能可總結如下：
a. 快速進行汽車結構初步方案設計。在設計初期階段缺乏CAD模型的情況下或在現有CAD/FEM模型的基礎上，采用拓撲驅動的方法快速方便地實現幾何模型建立和修改。
b. 在所有設計級別采用隱式全參數化描述，通過對模型拓撲關系的描述，自動計算生成所有幾何體，保持幾何和拓撲關系的兼容性。
c. 部件之間的裝配采用智能連接技術，快速實現對子裝配體，甚至系統級裝配體的建立和修改。
d. 采用獨特的自動網格劃分算法，根據幾何模型的變化，實時產生附帶連接關系(如鉚接、焊點、焊縫、膠粘、螺栓等)的高質量有限元模型。
e. 模塊化結構數據庫，確保了幾何模型和有限元分析模型的可重復利用性。
f. 能同時對多種設計方案進行快速結構拓撲布局與優化評估，通過對結構形狀、拓撲關系、材料、厚度等方面的優化來改善結構的重要特性。采用少數變量控制大量參數變化的技術，使得多參數優化后臺自動運行變為現實。
g. 可以與眾多結構和優化分析軟件相集成，如：ABAQUS，ANSYS，LS—DYNA，NASTRAN等。
2.軟件的特點展示
接下來使用一個小例子展示SFE的基本功能。
a. 首先創建兩個點，進而創建一條基線。
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內容95%的內容為原創，本人自2012年來做了不下10個車型的SFE項目，積累了大量經驗，這本教材也是這幾年一點點碼字碼出來的，涵蓋了本人的所有SFE技巧。備注：教程更改格式，降低了頁數，內容未變。
內容包括：
1.軟件操作篇，其中包含了建模技巧，不單單是操作。我也有一個課程是建模實例詳解，雖然能夠詳細的講解建模過程，但是沒有包含相關的問題處理技巧及經驗總結。例如，在車身建模時，如何處理復雜Map。
2. 模塊化建模篇，詳細講解了乘用車每個零件的創建流程，白車身裝配流程。創建符合規范要求的模型。
3.數據庫使用篇，詳細講解了，若是創建模型數據庫，相應的創建流程及規范要求。
4.模型結構調整篇，模型如何進行尺寸、形狀、造型調整方式
5.結構優化篇，詳細講解了，如何在HyperStudy、Isight中創建多目標優化流程。
全文共17萬余字，900多頁。貨真價實。目錄詳見文章底部。
內容截圖：
目錄
序言... 1
前言... 2
目錄...
展開 汽車結構開發中的常見的CAE優化方法
比較經典和常用的參數化模型是SFE Concept模型，上述拓撲優化解讀時，解讀的方案可能有多種。如果采用傳統方式，需要重復修改幾何模型，并重新劃分有限元網格計算，比較費時。為了快速的實現路徑研究與多方案比較，采用全參數化SFE Concept 模型。通過建立全參數化的模型來實現方案之間的快速變換及零部件的共享，并快速生成有限元模型，從而提高模型的利用率，加快仿真速度。
以某前艙的載荷路徑規劃與方案研究為例，根據拓撲優化結果，可以采用全參數化SFE Concept 模型根據載荷路徑規劃進行的多方案設計，并且對選定方案的具體截面等尺寸進行DoE、參數化優化設計等，快速得到優化方案。
（圖源于參考文獻）
4.總結
下圖顯示了使用各優化方法后零件的變化
（圖源于參考文獻）
無論哪種優化方法，總有其自身的利弊和適合應用的場景，工程師在產品開發過程中，需要結合產品開發所在的階段以及所需解決的問題，選擇合適的優化方法，支持產品的優化和開發。
盡管隨著理論和軟件應用技術的發展，各種優化方法和高效便捷的軟件會層出不窮，但對每個工程師而言，經驗的積累，以及識別問題和解決問題的能力是最重要的。
參考文獻：
[1] 張肖剛, 傅曉錦. 基于SIMP理論的鞍座支架拓撲優化設計[J]. 農業裝備與車輛工程, 56(10):105-108.
[2]JUNGBernice, YANG Charles, XU Simon.
展開 SFE Concept 兩個零件連接(Map:映射)
上一帖子講述了在同一個模型上，如何實現鈑金連接，接下來演示兩個不同的零件如何進行連接，這里用到的功能是Map，準備工作是建好模型，附好屬性、焊接邊屬性。
首先建立一個下圖所示的模型。
附好屬性及焊接邊屬性，需要注意焊接邊屬性的方向需要與焊接的方向一致
此時生成網格，兩者并沒有產生連接
接下來需要進行Map操作，選擇Map的對象：上方零件的兩個焊接邊，選擇Map的目標：下方整個平面。選擇Map的方向，指向下方的平面，最后點擊Create完成
可以查看Map后的效果，焊接邊與平面貼合在一起，顏色也發生了變化，這種顏色顯示此處有兩層鈑金。
最后生成網格檢查效果，可以發現，兩個模型產生了焊點連接。
SFE Concept與hyperMorph網格變形對比（個別圖片為動畫）
對于結構形狀的改變，SFE及HypeMorph都可以勝任，各有優劣。
1.變形質量：SFE自帶的有限元網格自動重新劃分功能，保證了變形后的網格不會出現畸形；HyperMorh只能在現有的網格上變形，無法重新劃分，需要有充足的緩沖空間
2.難易程度：SFE必須有SFE模型為基礎，而HyperMorph可以直接在現有的網格上處理，一定程度上更實用
3.結構優化方面：SFE的網格自動劃分，使變形質量高，計算結果也更精確，需要結合Isight或者HyperStudy進行集成優化；HyperMorph雖然質量差一些，但是在白車身剛度、模態方面，仍然滿足要求，結合Optistruct的截面優化，可以快速的進行靈敏度分析、優化。
4.時間方面：SFE模型優化(按單臺服務器計算)，幾百的樣本點估計用時5個晝夜，Optistruct僅需要1個小時。
接下來用兩種方式實現橫梁平移、截面縮放
1.SFE通過平移橫梁的基點，實現整體的移動，可以大范圍的變形
HyperMorph需要定義變形體，實現平移的功能
2.通過SFE進行截面變形有兩種方式：截面縮放、基截面形狀改變
使用HyperMorph需要根據變形的不同定義不同的變形體
展開 SFE Concept 建模模型分塊
接下來將演示如何實現零件分塊實現焊接，如下圖所示的情況，在實際中是非常常見的。
首先建一個梁，對于上圖的情形，只要建一個梁即可。
給梁賦予屬性及焊接邊屬性(忽略了賦予過程及焊點屬性創建過程)，生成網格檢查效果。
接下來開始實現鈑金搭接的操作。
1.在梁上插入兩個截面，對分割的區域賦予新加的屬性
2.主要的問題是定義焊接邊屬性，其中1所指示的位置，包含了三層焊接(紅、綠、紫)，2所指示的位置，包含了兩層焊接(綠、紫)，3所指示的位置，包含了兩層焊接(紅、紫)，需要創建3個焊接邊屬性。
3.將新創建的屬性賦予到對應的位置(注意選擇屬性的順序與焊接邊指示方向一致)
4.接下來可以生成網格，檢查效果。
SFE Concept 焊層控制
SFE可以自動生成焊點，同時也可以對連接的焊層進行控制。接下來用一個四層焊的板進行演示。包含的板如下圖所示。
1.首先認識一下焊層的代號，1/2/3/4分別代表了SFE中的a/b/c/d，代表了四層，其中a=2、b=3、c=4、d=5，對應的順序與定義多層焊邊時的方向有關。
2.定義一個焊點屬性，默認焊層為abc；cde，相當于按一定間隔，分別連接abc和cde。此處沒有第五層，所以連接的是cd。
3.在允許的前提下可以連接四層，焊層改為abcd。
4.如果將焊層改為abc，則無法焊接到第4層。
5.焊層改為abc；ab，則會等間隔，連接abc和ab。
6.靈活的使用焊層設置，可以實現不同層之間的焊接，下圖焊層為abcd；bc。
展開 SFE Concept 主點與從點
SFE中的點分為主點與從點，主點之間相互獨立，主點與從點之間有所關聯，下面建立兩個主點-主點、主點-從點的梁進行演示。
將從點與主點沿Y負向偏移50mm，兩個梁發生相似的變形
將兩個梁的主點，沿著X正向偏移50mm，帶有從點的梁發生整體平移，而另一個梁被壓縮
將兩個梁的的主點沿著Y負向偏移50mm，帶有從點的梁發生整體平移，而另一個梁傾斜
以上操作說明：
主點之間相互獨立
從點與所從屬的主點移動完全一致
從點的運動不影響主點
SFE Concept 連接(焊點、結構膠)
前期設計中，一般只有簡單的幾何數據，焊點數據沒有或者不全，這時需要SFE自動生成焊點。建立模型，使用默認的40mm間距的焊點生成模型。
1.可以新建一個不同間距的焊點屬性，此處為20mm，生成網格，焊點自動更新
2.創建結構膠，對于車體、頂蓋區域、玻璃，需要不同的膠。可以創建不同的粘膠類型。此處創建了一種結構膠用于演示。
3.激光焊接(不同于激光拼焊)。焊點生成類型可以自己切換。
4.對于當前常用的結構膠+焊點也可模擬，只需要在焊接邊屬性上同時選擇焊點+結構膠即可。
以上只是講解，不涉及具體操作。
SFE Concept 功能展示：變形、網格自動生成
利用上一帖的模型，繼續插入兩個截面
修改中間兩個截面的截面形狀，高度降低20mm
2.保存截面后，梁的形狀隨之改變。
3.接下來切換到屬性視圖，圖示的顏色說明未賦予屬性
4.我們希望將這個梁做成一個兩塊板焊接在一起的梁。首先賦予第一個屬性(全部賦予也沒問題)
5.然后在上方賦予第二個屬性，在箭頭指示的位置為焊接邊
6.賦予焊接邊屬性，其中包含了焊點信息
7.接下來就可以生成網格檢查效果
8.把截面進行調整后，可以再次自動重新劃分網格，與改變形狀后的幾何一致
以上僅僅簡單介紹，焊接邊的處理需要配合截面預先定義，處理方法多樣。
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2月28日 14:00
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概念階段SFE參數化建模
概念階段常用的分析手段為基于隱式參數化建模工具SFE Concept進行參數化模型搭建和性能優化。該方法基于主要斷面、發罩與車身分縫、造型及總布置數據進行發動機罩模型搭建。根據布置等需求，挑選內板傾斜角度、加強筋間距、寬度等作為參數化研究的對象。其中內板前后端腔體大小變化（傾斜角）創建2個變量；主筋高度為1個變量；主筋間距為2個變量；主筋寬度為2個變量（左右對稱）；共計9個形狀變量。
圖1.
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isight集成SFE進行剛度、模態優化詳細過程 ￥120
4.1 Isight集成SFE操作流程
SFE的優化是借助外部優化軟件實現的，常用的是Isight集成軟件，接下來的優化流程以Isight講解。
4.1.1 文件準備
優化集成前，需要準備好所有的文件。
SFE相關文件
1.
已定義變量的SFE模型
2.
Con文件
3.
Mac變量文件
4.
計算文件
批處理文件
1.
SFE批處理文件
2.
模型計算批處理文件
SFE相關文件在變量定義時已準備好，接下來是批處理文件的編寫。創建一個后綴為bat的文件，右鍵編輯，批處理文件的格式為：軟件位置 模型名稱。
SFE批處理文件：
C：\SFE\CONCEPT\v4.5.0.1\bin\concept.cmd SFE.con
計算批處理文件(Nastran為例)：
C：\MSC.Software\MSC_Nastran\20140\bin\nastran.exe SFE.bdf
4.1.2 基本流程創建
4.1.2.1 新建Isight
打開Isight軟件，顯示如下圖，首先保存Isight模型(后綴為zmf)到存放計算文件的文件夾內。
點擊下圖中的紅色按鈕(Model Properties)。
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