北汽福田技术研究院CAD/CAE室 马东
摘要：Group是PATRAN前后处理中的一个非常重要、功能强大、应用灵活
的工具之一。它可以把众多的几何、有限元等信息按照实际需要分解成元素相对单一的组，在每个组中进行各种操作就很方便，尤其是对由许多构件组成的系统进行建模、网格划分、边界条件设定和分析时，Group的运用至关重要，可以大大提高工作效率。本文以卡车车架的有限元分析为例，介绍一下应用Group的体会。
关键词：PATRAN GROUP 车架
MSC/PATRAN是集工程设计、工程分析、结果评估、客户化和交互图形于一身的完整的CAE集成环境，是世界公认的一流有限元前后处理器。它独具的DGA技术使先导的CAD/CAM软件系统间的几何模型沟通，在PATRAN中访问CAD/CAM系统数据库成为可能，它自身也具有丰富的几何造型功能。PATRAN还提供了功能全面、方便灵活的可满足各种分析精度要求的复杂的有限元建模能力，用户可利用多种网格生成器对任意曲面和边界封闭实体进行高质量的快速网格划分。而与几何相关的单元、载荷、约束等使得分析条件的定义更加便捷。MSC/PATRAN 2001 增加了一系列几何建模、网格划分功能，更奠定了其功能最全和最强的CAE前后处理软件的地位。本文以车架分析为例，仅就GROUP的应用与大家探讨。
车架是汽车底盘中的主要承载构件，它包含纵梁、横梁和各种支架等，它们之间可以是铆接、焊接或铆焊结合，在模型简化时会有所不同。车架分析的一般过程包括：CAD模型的读入、几何模型的编辑修改、网格划分、边界条件定义、分析、结果后处理等。在每个过程中合理地运用GROUP，可以使整个建模、分析井然有序。 1.CAD几何模型的读入
由于车架数模是设计部门在三维CAD软件中构造，可利用PATRAN与各种CAD的接口将其调入PATRAN，PATRAN将所有几何放在default组中。我们首先用edit-surface-refit命令将所有面降阶，尽可能多获取简单面。然后创建若干
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GROUP，将每个零件放在一个组中。具体的方法有两种：(1)用group-create先建一系列空group，再利用group-modify-add将各零件几何加到各自组中。(2)用group-create-add entity一次创建一个组。图1是车架半模的分组图，图2是组名列表。该例中共有30个组。
图 1 车架半模分组图
由于车架左右结构基本对称，因此为减少后续工作量，在整个车架模型进入PATRAN后，将其一分为二，只保留左或右半部分。 2．网格划分、属性定义
在为每个零件构造了组后，将使网格划分十分方便，不会因为构件间有连接关系而易混淆。比如，构件间是铆或螺栓连接，用梁单元来模拟时，由于两构件间距很近（两构件厚度一半），很容易使连接点出错。但建立了组后，利用Display-Entity Color/Label Render菜单，将组的颜色区分开，从而使节点的选择清晰明了。图 3是横梁五与其连接板、纵梁通过梁单元连接的部分有限元
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图 2 组名列表
模型。
纵梁（粉色）
横梁连接板（蓝色）
铆钉位置
横梁（绿色）
图 3 三个构件的连接图
图 4 定义属性后的车架半模图（不同颜色代表不同属性集）
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车架各零件的材料、厚度等不完全一样，如果不分组，则在属性定义时很容易漏掉或重复，尤其对复杂模型表现更为突出，另外，在建立属性集时，最好对应每个组创建一个属性集，而不是属性相同的元素共用一个属性集，这将为以后属性的修改带来很大方便。图4是定义属性后的车架半模图。 3．边界条件定义
车架位移约束来自车桥和板簧，将板簧简化成弹簧单元，为施加和修改约束方便，建立悬挂系group，图5，6是前后悬挂简化模型（包含板簧支架组）。其它载荷在相应
图 5 前悬挂group 图 6 后悬挂group
构件的组中施加。注意边界条件的定义在半模状态下进行。 4．全部有限元模型的生成
在上述步骤的基础上，利用Group-Transform-Mirror对称各组的内容，形成整个车架的有限元模型，如图7所示。在使用组对称时，需注意：
（1）Current group和Target Group To Transform的名称应保持一致。 （2）关掉Delete Original Members选项。
（3）Loads/Bc’s和Properties选择copy，这样可减少约束和属性集的数量，便于调整。 （4）对称面可以是plane或坐标面。
（5）为使对称后载荷方向保持不变，应将Reverse Curves&surfaces开关打开。 5．结论
在整个建模和分析过程中，还使用了GROUP中的其它功能，由于篇幅所限，不能一一说明。总之，GROUP的功能相当强大，特别容易学习和使用，只要合理运用，一定能
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达到事半功倍的效果。
图 7 组对称后的整个模型图
通信地址：北京昌平沙河沙阳路北汽福田技术研究院信息部CAD/CAE室 邮编：102206 电话：80716434
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