在汽车制动器设计优化中Process Manager的应用

1 概述

    在整个CAE分析流程中，工程师的工作量主要集中在对模型的前处理和对结果的后处理上。对于同一类产品的分析，前后处理工作涉及大量重复性操作。这些重复性工作不仅耗费时间，而且可能由于人为因素而产生遗漏和错误。采用合适的工具，编写自动化程序来完成这些重复性工作，可以大大减少分析工程师的工作量，并且避免错误操作。

    Altair HyperWorks是一个高度开放性的CAE平台，用户根据自己的需求可以有多种途径编制自动化程序, Process Manager 便是途径之一。Process Manager是以流程树的形式被HyperWorks各种软件调用的工具宏，其功能是固定和简化整个操作流程。Altair公司开发了专门的软件Process Studio供用户编制Process Manager。

    本文将介绍大陆集团用于制动器系统压力容积拓扑优化而编制的Process Manager。

2 制动器系统压力容积拓扑优化分析简介

    大陆集团是目前世界上最大的汽车制动系统供应商之一，对制动系统的开发已建立起全面的能力，能够对制动系统的各种部件进行不同类型的分析，如结构计算，模态分析，热分析，拓扑优化等。

    制动器的压力容积是指制动时由于制动器受力变形引起的制动液补液量，它体现了制动系统的刚度，是制动器设计中重点考虑的对象之一。制动器系统压力容积拓扑优化是指，以制动系统的压力容积为优化目标，对制动器壳体的最大设计模型进行拓扑优化，得到质量最小或者符合质量要求的制动器壳体模型。优化过程包括以下步骤：

    (1). 计算壳体最大设计模型的系统压力容积值，并提取出接触压力结果作为优化时的载荷边界条件；

    (2). 用Altair OptiStruct 对最大壳体进行单个零件分析，得出约束反力；

    (3). 用Altair OptiStruct 对最大壳体进行拓扑优化。并查看结果。

    (4). 计算优化后模型的压力容积值。

    本文所介绍的Process Manager涵盖第(2), (3)步的前后处理工作。

3 Process Manager在制动器拓扑优化过程中的应用

    程序首先将第(1)步中的计算模型导入到HyperMesh中，对模型进行清理，因为只需对壳体进行优化，所以要删除其余所有零件，载荷，分析步等信息，并且施加新的载荷和分析步。如果不用自动化程序，手工进行这些操作，需要15-25分钟左右的时间。但使用自动化程序，分析人员只需要输入所需参数，这一步的工作两三分钟即可完成。

图1 Process Manager 流程图

图2 分析模型用户界面