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HyperWorks二次开发在顶盖抗凹分析中的应用朱楚才史建鹏东风汽车公司汽车工程研究院，武汉，430056摘要：HyperWorks软件提供了二次开发的接口，可以基于TCL语言和其它工具来开发专用的辅助程序，提高CAE分析工作的效率和规范性。
在乘用车CAE分析工作中，某些分析项目的前处理具有重复操作多、占用时间多且容易出错的问题，如顶盖抗凹分析。
为了解决这个问题，利用HyperWorks软件的二次开发功能，开发了顶盖抗凹分析的流程自动化专用辅助程序，提高了工作效率并固化了流程。
关键词：HyperWorks，TCL，二次开发，顶盖抗凹分析1概述乘用车的顶盖刚度是一个重要指标，不仅影响着客户的主观评价，同时也与安全性、乘坐舒适性密切相关，在设计过程中对顶盖进行抗凹分析是预防顶盖刚度缺陷的重要环节。
顶盖抗凹分析作为一项常规分析项目，工作中往往需要不断地建立局部坐标系、创建压头模型、建立接触对、逐个的读取计算结果文件编写报告，在一个顶盖的抗凹分析过程中，该过程少则重复5～10次，多则重复十几次，简单的重复劳动不仅耽误大量的时间，同时劳动强度高，令人感到厌烦、苦恼。
HyperWorks软件的二次开发接口，可供用户进行个性化的二次开发，完成特定的功能，起到提高工作效率、定制流程的作用。
2HyperWorks二次开发2.1程序语言HyperWorks软件提供了TCL/TK语言二次开发接口。
TCL/TK是一种简明、高效、可移植性好的脚本语言，它支持和C/C++类似的循环、控制结构，如if循环控制、for循环控制等，并支持过程的定义和调用。
同时，它能与HyperWorks平台实现无缝连接。
Altair HyperMesh模块会自动记录各种操作命令，并将其保存在对应的command.cmf 文件中，用户可以修改这些命令来形成自己的程序代码。
2.2模板设计HyperWorks提供了二次开发模板设计工具Process Studio，利用它可以完成每个模块的模板界面设计，如图1所示。
基于HyperMesh的车身覆盖件抗凹分析建模方法研究金常忠高岩长安汽车北京研究院，北京 100089摘要：抗凹性是衡量车身外覆盖件使用性能的重要指标之一。
以某微车顶盖抗凹分析为例，使用HyperMesh软件，比较研究了几种抗凹分析建模方法。
通过比较，得出各种方法的优劣，为车身覆盖件抗凹分析提供依据，也为车门等闭合件外板抗凹分析提供参考。
关键词：抗凹；覆盖件；有限元法；HyperMesh1引言车身外覆盖件尺寸大，结构有一定的曲率和预变形，使用过程中在外载荷作用下其形状发生凹陷挠曲甚至产生局部永久凹痕。
新车开发过程中，顶盖、侧围、翼子板、前罩盖等车身覆盖件必须进行抗凹性能设计。
在车身覆盖件抗凹CAE分析中，目前常用的建模方法为：压头圆盘采用刚性解析面，与覆盖件之间建立接触对，进行一个涉及几何非线性、材料非线性、边界非线性的分析。
这种方法建模复杂，非线性程度高，不易收敛且计算资源需求高，加上抗凹考察点多，一个顶盖或侧围的抗凹分析往往需要数小时甚至数十小时。
需要探索新的建模方法，力求在保证计算精度的情况下提高计算速度。
本文主要基于Altair公司开发的HyperMesh软件，以某微车顶盖抗凹分析为例，比较研究四种不同建模方法的计算速度及结果。
2 有限元前处理软件HyperMesh前处理技术是有限元仿真分析的基础，汽车结构有限元分析中，前处理要占用分析流程中大约50%的时间。
前处理划分的网格质量对分析精度有很大影响，因此高效的前处理软件可大大缩短CAE分析时间和产品开发周期，从而节约开发成本。
HyperMesh可以为主流有限元软件提供网格，是目前汽车行业应用最广的前处理软件。
同时，HyperMesh提供了丰富的CAD软件接口，如CATIA、UG、Pro/E等，读入几何模型的速度和效率较高。
HyperMesh为各种有限元软件（求解器）配有接口，选择对应求解器模板，即可得到求解器标准输入文件，大大提高了前处理效率。
HyperMesh中利用Tcl脚本进行二次开发杨国雄上海世科嘉车辆技术有限公司HyperMesh中利用Tcl脚本进行二次开发Further Develop by Tcl Script Based onHyperMesh杨国雄（上海世科嘉车辆技术有限公司）摘要：当代企业发展的关键是创新，本文通过对HyperMesh软件进来二次开发的两个实例—频响分析流程订制和通过Comps名自动定义单元属性，研讨了通过HyperMesh软件对企业CAE分析流程进行简化，标准化，人性化的可能性。
关键字：Tcl，二次开发，HyperMeshAbstract：Innovation is the key of contemporary enterprise's development. In this paper, 2 examples（customized frequency analysis process and automatic definition of element properties via comps name）were made by further developed of HyperMesh. The possibility of CAE analysis process be simplified, standardized and humanized with HyperMesh software was also discussed.Keyword：Tcl, Further Develop,HyperMesh1 概述随着各个行业对CAE技术应用的深入，企业对规范化分析流程，简化前处理等各个方面提出了需求。
HyperMesh是一款功能强大的有限元前处理软件，同时还具有丰富的二次开发能力。
通过二次开发为企业更好的利用HyperMesh软件提供了可能性。
2 HyperMesh二次开发简介HyperMesh二次开发主要包括了2个层次的内容——宏命令和Tcl/Tk脚本。
HYPERMESH二次开发技术在车架结构分析中的应用作者：龚剑云汤建农申振华孟强来源：《计算机光盘软件与应用》2014年第20期摘要：卡车车架数据规模大、重复操作多，导致车架前处理所需的工时在CAE分析流程中占绝大部分，而且容易出现操作失误、不易追溯、延误分析时间。
利用HYPERMESH二次开发接口，应用TCL/TK语言和其它语言结合方式，建立车架结构分析前处理管理平台，可以定制车架前处理整个流程，实现流程自动化，有效提高工作效率和规范性，从而达到前处理过程统一化和标准化。
关键词：CAE分析；HyperMesh；二次开发；流程自动化中图分类号：TP391.72车架是卡车的重要组成部分，在整车设计中占据着重要位置，车架结构分析的主要工作量在前处理。
基于HYPERMESH的二次开发，可以开发出自己的应用程序界面，建立车架结构分析前处理管理平台，把前处理中的数模导入、建模、装配连接、设置材料属性和零件属性、添加约束和载荷、建立分析工况等一系列过程固化，并能将各种车型的分析项、各种分析工况的边界条件固化。
因此基于HYPERMESH的二次开发不仅可以实现车架分析的流程化、标准化、规范化；还可以提高前处理的工作效率，减少人为错误和遗漏。
1 HYPERMESH二次开发的技术路线1.1 应用Tcl/Tk语言实现自动处理HYPERMESH是HyperWorks一系列软件中的前处理软件工具。
HYPERMESH软件的界面功能强大，Tcl/Tk脚本命令和函数非常丰富，每一项操作都有对应的命令，因此，完全可以通过编写脚本程序实现逻辑处理和界面功能。
例如，前处理过程中的CAD格式转换、定义Assembly和Component的层级关系、定义材料属性，定义约束、载荷、工况等。
1.2 应用VC++开发专用功能和集成界面用tcl命令文件处理单个模型或结果，可以方便的实现（局部环节）自动化，但不容易实现批处理以及和其他软件的集成。
HyperMesh二次开发在车门抗凹和下垂分析中的应用王昌胜叶远林徐有忠奇瑞汽车股份有限公司汽车工程研究院CAE技术开发部摘要：汽车CAE分析中车门抗凹和下垂的前处理工作占用的时间较多，且容易出错，为了解决上述问题，利用HyperMesh软件的二次开发功能对这两个分析的前处理工作进行集成。
关键词：抗凹，下垂，前处理，HyperMesh，二次开发1 概述车门主要用于隔绝车外噪声，缓解来自外部的冲击，同时也是车身上重要的外观件。
车门的外观和性能对顾客的满意度及安全有着重要的影响，而车门的抗凹及下垂性能是整个车门品质好坏的一个重要标准。
车门的抗凹分析是模拟人手按在车门外板时的变形情况。
要求在这种载荷作用下，外板能够保持一定的抵抗变形能力及卸载后恢复原有形状的能力。
而下垂分析模拟的是门开启一定角度时，人员利用车门上下而产生的垂直载荷作用下，车门的位移和卸载后的恢复能力。
2 分析模型将catia中的建立的几何模型转化为igs格式导入至HyperMesh软件。
省略内饰件，分析中大部分零件由薄壁冲压件构成，采用壳单元进行离散；针对铰链及胶等一些部件，采用实体单元划分网格；而对点焊、缝焊及螺栓分别采用相对应的连接单元进行模拟，并对单元长宽比、翘曲、歪斜角等单元参数进行控制。
图1和图2分别是抗凹分析和下垂分析的有限元模型，表1,2则是两种分析的模型概况。
图1抗凹分析的FE模型图2下垂分析中的FE模型表1抗凹分析模型信息统计表2下垂分析模型信息统计计算中加载和重点考察区域所涉及的的部件均使用非线性材料，其材料曲线由试验得出。
3分析过程下垂分析及抗凹分析均采用隐式非线性分析。
下面分别介绍俩个分析的流程。
下垂分析首先从装配完毕的白车身模型中，截取计算所需模型，选定截取部位的节点作为约束集，约束该集的全部自由度；找出门铰链的位置，以此为轴将门按要求的角度旋转；在门铰链安装板、加强板及门外板、内板按之间按需求定义接触；在门锁处施加设定的载荷；将载荷和约束条件组合生成工况；将上述内容组合生成计算所需文件。
HyperWorks利⽤Tcl⼆次开发（后处理）的过程与实例在HyperMesh的⼆次开发时相对简单⼀些，因为很多脚本都能够通过cmf⽂件查询到，⽽在后处理过程中则相对难⼀些，毕竟不能够直接查询到所⽤的Tcl命令。
下⾯以⼀个例⼦介绍后处理开发的主要过程。
（1）建⽴⼀个proc可以理解为⼀个⼦程序或者函数，同样有带参数和不带参数的，例如：proc ShowCurves {fileName amount} {…}（2）获得hwi对象Hwi对象是最顶级的⽗对象，下级的所⽤命令都来⾃于hwi，可以理解为⼀个⼤类，如下定义了⼀个Sessionhandle ，名称为sess。
hwi GetSessionHandle sess（3）获得下⼀级project handlesess GetProjectHandle proj（4）得到具体的数据sess GetDataFileHandle data $fileName（5）对数据的⼀些操作foreach value [data GetDataTypeList false] {foreach request [data GetRequestList $value false] {foreach component [data GetComponentList $value false] {（6）获得page,window,clientproj GetPageHandle p1 1p1 GetWindowHandle w1 1w1 SetClientType Plotw1 GetClientHandle plot（7）对plot下的对象进⾏操作set cn [plot AddCurve]plot GetCurveHandle c1 $cn（8）c1 GetVectorHandle xv xxv SetType Filexv SetFilename $fileNamec1 GetVectorHandle yv yyv SetType Fileyv SetFilename $fileNameyv SetDataType $valueyv SetRequest $requestyv SetComponent $component（9）重新计算/显⽰plot Recalculateplot Autoscaleplot Draw（10）找到最⼤值c1 AddCursorc1 GetCursorHandle cur 1cur FindGlobalMax yset maxY [cur GetY]cur FindGlobalMin yset minY [cur GetY]（11）计算差别set diff [expr abs($maxY-$minY)]（12）判断if {$diff < $amount} {c1 SetVisibility false}（13）释放变量p1 ReleaseHandle w1 ReleaseHandle plot ReleaseHandle c1 ReleaseHandle cur ReleaseHandle xv ReleaseHandle yv ReleaseHandle （14）结束}}}}。
Altair 2015 技术大会论文集基于HyperMesh二次开发的汽车CAE建模与分析流程自动化Application of HyperMesh Secondary Development for Automotive CAE Modeling and Analysis ProcessAutomation卢晨霞，张立玲(北汽股份研究院，北京 101300)摘要：本文的目标是实现汽车CAE建模和CAE分析流程自动化。
主要技术路线是在HyperMesh软件平台上，基于TCL编程语言进行二次开发。
本文建立了完整的快速建模体系，并且实现了10个最复杂CAE分析项的自动化。
工程师只要按照规定步骤进行简单操作就能快速完成建模和分析工作。
CAE流程自动化不仅提高了工作效率，也降低了发生人为错误的机率，提升了分析的准确性。
企业积累的经验技巧也通过二次开发嵌入到工具程序中，从而实现经验的固化和传承。
本文成果目前已在10个在研车型中使用，每轮整车分析节省工时1500个。
关键词： TCL编程；CAE建模；CAE分析；二次开发； HyperMeshAbstract::This paper aims at realizing automotive CAE modeling and analysis process automation. The main technique route of this study is application of HyperMesh Secondary Development by TCL Programming.This paper has established a complete system of rapid CAE modeling ,and it has achieved 10 complex CAE analysis process automation. The engineer can complete CAE modeling and CAE analysis rapidly as long as follow the simple ing the CAE process automation, improve the jobs efficiency, reduce the chances of human error and increase the accuracy of the analysis.At the same time, enterprise experience is also embedded in the program through secondary development, so as to realize solidify and heritage of experience. The achievement of this paper is applied in 10 vehicle project,saving about 1500 hours of operating time each round.Key words:TCL Programming,CAE Modeling ,CAE Analysis,Secondary Development,HyperMesh1.概述目前CAE技术已经成为汽车研发的关键工具。
基于HyperMesh二次开发的飞机紧固件有限元快速建模廖焕臣发布时间：2023-06-05T02:29:41.544Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：廖焕臣[导读] 目前飞机的连接结构多为铆钉、高锁等紧固件，一架大型飞机的铆钉数量多达百万，同时铆钉的连接强度对飞机安全至关重要，在强度分析工作中需要对每颗铆钉进行强度校核以保证飞机安全。
所以在飞机的有限元建模工作中，需要建立每颗铆钉的有限元模型，但是传统的人工建模需要花费大量时间。
中航通飞华南飞机工业有限公司珠海 519040摘要：目前飞机的连接结构多为铆钉、高锁等紧固件，一架大型飞机的铆钉数量多达百万，同时铆钉的连接强度对飞机安全至关重要，在强度分析工作中需要对每颗铆钉进行强度校核以保证飞机安全。
所以在飞机的有限元建模工作中，需要建立每颗铆钉的有限元模型，但是传统的人工建模需要花费大量时间。
本文针对这个问题编写了基于HyperMesh二次开发的Tcl脚本，以某型飞机浮筒为例，通过脚本自动识别铆钉的连接层数，自动设置connector单元的中心位置和搜索半径，确保connector单元建模成功率达到100%；并通过VBA脚本实现CATIA软件中几何模型与HyperMesh之间的参数传递，自动赋予connector单元属性，最终实现铆钉的自动化建模，极大提高了飞机的有限元建模效率。
关键词：HyperMesh二次开发；自动化建模；飞机铆钉连接飞机结构的连接方式多为铆钉、螺栓等连接，其中铆钉连接又是飞机结构中经常使用的连接方式，大型飞机上的铆钉数以百万计，在建立飞机细节有限元模型进行应力应变分析时，需要花费大量时间去构建数量庞大的铆钉模型。
经验表明，有限元前期建模在整个有限元分析工作量中占70%-80%左右，同时，飞机的设计过程是一个不断迭代的动态过程，每一次迭代都需要相应的进行新一轮的结构调整和有限元模型的重新生成，对于铆钉的手动建模通常费时费力。
基于TCL编程的HyperMesh二次开发在抗凹分析中的
应用
Application of HyperMesh Secondary Development for Oil Canning Analysis by TCL Programming
卢晨霞王朋波
(重庆长安汽车股份有限公司北京研究院北京 100195)
摘要：抗凹性是汽车外覆盖件性能的重要指标之一。
传统抗凹分析方法存在考察点选取不准、操作复杂、参数无法固化与费时较长等缺点。
本文基于TCL语言利用HyperMesh二次开发了抗凹分析自动化工具，使抗凹分析流程自动化、准确化。
抗凹分析自动化工具能准确找到外板的薄弱点，固化了根据经验总结出的参数设置以保证精度，3分钟之内完成全部设置。
关键词：TCL编程抗凹分析二次开发 HyperMesh
Abstract: Dent resistance is an important indictor which is a reflection of the use of automotive panel. There are some shortcomings for the traditional method of concave resistance including the imprecise points selected for analysis, complex operation, unfirm parameters, and long time. This article adopts secondary development to develop automatic tools for concave analysis based on TCL making use of HyperMesh, making the process to concave resistance automatic and accurate. The automatic tools of concave analysis could find the weak point for covering parts, form the parameter settings by experience to ensure accuracy and achieve all settings in 3 minutes.
Key words: TCL Programming, Oil Canning Analysis, Secondary Development, HyperMesh
1 概述
抗凹陷性能（简称抗凹性）是指车身外表零件抵抗外加负荷在其表面产生压痕的能力。
轿车车身常见的表面缺陷（变形）有三种形式，即耳形塌陷、斜坡变形和张力松弛[1]，经常出现的位置如图1所示。
这些缺陷隐患处主要是加工成型中相对难以控制的部位，也是外覆盖件抗凹陷分析与检查的重要位置。
在经济型车辆的外覆盖件中，最容易出现的就是张力松弛缺陷，直观地表现为表面质地发软，其根本原因就是表面的设计刚度不足。
图1 外覆盖件抗凹陷性能
静态载荷作用过程中，覆盖件表面将表现三个明显的刚度响应阶段——弹性区、塑性平滑区与硬化区[2]。
在从第一响应区向第二响应区过渡时，在特定情况下可能发生失稳现象——油罐效应现象，即表现为载荷突然变小而出现大的滑移。
这种失稳现象的刚度变化曲线如图2所示。
图2 静力加载过程中多个刚度响应区段
在日常的使用中，例如洗车、受小石子打击等情况是不可避免的，因此设计中必须要求车身外覆盖件的表面能够承受一定的载荷（静态与动态载荷）而不发生大的变形。
车身表面的抗凹陷特性也就需要满足以下条件：1）施加一定载荷时，不发生过大的变形，即表面抗凹陷刚度足够；2）卸载后残余变形小，具体表现为无明显的压痕。
抗凹性是用户选购新车的重要指标，抗凹性差导致车身外表掌压刚度和指压刚度低，影响用户感受，而且车身表面易在外力作用下产生压痕，影响外观且易损伤锈蚀。
通过抗凹分析发现汽车外板薄弱点，校验其抗凹性能，给出优化建议和方案。
本文利用TCL语言基于HyperMesh进行二次开发抗凹分析自动化工具，使抗凹分析流程自动化、准确化。
2 传统抗凹性分析方法
抗凹分析的工作过程分为预分析和抗凹性分析两步，首先通过预分析筛选外表面的薄弱点作为考察点，然后进行抗凹分析，建立压头模型与接触关系，对考察点逐个校核。
传统抗凹分析方法一般采用均布压强或重力场法筛选考察点，通常不能准确找到最薄弱的点，如图3所示。
需对主面、从面、接触对、载荷步进行几十步操作，设置接近二十多个参数，操作难以规范化，易出错，如图4所示。
参数值的设置尚无统一规定，通常需对参数反复调整才能收敛，不同的参数值对计算结果有较大影响。
需要2~3次试算，花费工时较长，每项分析需要4h~20h （不含求解计算时间）。
存在考察点选取困难、操作复杂、正确性较低、费时较长等缺点。
图3 侧围考察点选取示意图图4 抗凹分析参数设置示意图
3 HyperMesh二次开发工作目标
开发和应用外覆盖件抗凹性自动化分析工具，实现以下功能：1、提供选择考察点的有效方案，能够快速准确地筛选出车身外表面抗凹性薄弱的位置，作为抗凹性分析的考察点。
2、固化参数设置，能够提供一套通用性好的分析参数数值，对于大多数情况均能保证计算收敛性和精度。
3、自动完成各种操作和设置，能够根据简单的用户指令，在HyperMesh环境中自动实现预分析（用于薄弱点选择）和抗凹性分析所需的各种操作设置，生成可直接提交求解器计算的文件。
4 HyperMesh二次开发实施方案
对HyperMesh软件二次开发实现分析自动化，利用宏命令开发用户界面，利用TCL脚本语言编程实现功能。
预分析中采用单点加集中力法筛选薄弱点，在模型上选上百个点，每个点分别施加法向集中力建立载荷步进行线性扰动分析，根据线性扰动分析得到的法向位移结果确定薄弱点。
根据实际经验固化抗凹性分析参数设置，总结多个项目的抗凹性分析设置，反复调整各参数进行计算，测试其对收敛性和计算结果的影响。
在实际项目中应用、调试和验证，在实际项目中应用自动化工具，并与传统分析方法详细对比。
根据使用者的反馈，修正bug，改进功能。
5 HyperMesh二次开发实施过程
二次开发实施过程分为方案制定、目标确定、开发调试、应用验证四个阶段。
方案制定首先确定技术路线，然后确定二次开发的主要功能，最后规划二次开发的工作流程。
目标确定需对各实际项目总结提炼，测试各种参数的影响，比对各种考察点选择方案与各种压头模型和加载方案
开发调试需固化各项参数设置，完成界面和主程序的开发，与传统方法详细比对和修正BUG改进功能。
应用验证用于实际项目使用，验证实际功能和效果并根据使用者反馈进一步改进。
6 HyperMesh二次开发抗凹分析自动化工具
基于HyperMesh开发的抗凹分析自动化工具如图5所示。
其中“Pre_Calc”按钮用于查找薄弱点，为每个试算点建立一个loadstep，施加法向集中力进行线性扰动分析。
“Pre_UNDO”按钮自动删除Pre_Calc设置，仅剩余外边界约束与考察点处局部坐标系。
“Head_12mm”按钮在考察点处进行抗凹分析所需的全部设置（12mm刚性压头），“Head_120mm”按钮在考察点处进行抗凹分析所需的全部设置（120mm刚性压头），能够根据板材料厚自动调整刚性压头初始位置，使刚性压头与板材的初始间隙为0，自动为刚性压头的参考点赋局部坐标系，.dat文件中的U3数值即为参考点沿外板法方向的位移值，无需进行坐标变化，实施的各项分析参数设置是基于多个实际项目经验的总结，对于绝大多数情况均能保证良好精度和收敛性。
“Head_UNDO”按钮自动删除Head_12mm或Head_120mm的所建立的抗凹分析设置。
图5 抗凹分析自动化工具
7 结论
传统抗凹分析方法通常不能准确找到薄弱点，需进行几十步操作，设置接近二十个参数，易出错。
参数设置难以统一，不同的参数对结果的精确性影响较大。
通常需要2~3次试算，共需花费工时4h~20h （不计计算机求解时间）。
基于TCL编程的HyperMesh二次开发抗凹分析自动化工具能找到外板中的全部刚性较低的点，鼠标仅需点击数次即完成全部操作和设置，固化了根据经验总结出的参数设置，利于不同车型之间的抗凹分析结果对比。
3分钟之内（不计计算机求解时间）即可完成全部设置。
HyperMesh二次开发抗凹分析自动化工具还具有简单易用、选点正确、规范操作、收敛性好、结果准确等特点，推广使用后每个项目可节省约500个工时。
8 参考文献
【1】Hodgins B., The Numerical Prediction of the Dent Resistance of Medium Scale Aluminum Structural Panel Assemblies. Waterloo, Ontario, Canada, 2001.
【2】New Dent Resistance Data. Dow Metal Products News, December 1960.。
