HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用
16_HyperMesh在车辆减振器热学特性仿真中的应用_么鸣涛
5 参考文献
[1] 俞德孚主编. 车辆悬架减振器的理论和实践[M]. 北京: 兵器工业出版社, 2003. [2] 么鸣涛, 顾亮, 管继富.车辆双筒式减振器热物性影响规律分析[J]. 四川大学学报（工程 科学版）, 2011, 43(2): 241- 246. [3] 张胜兰, 郑冬黎, 郝琪等编著. 基于 HyperWorks 的结构优化设计技术[M]. 北京: 机械 工业出版社, 2008. [4] 李楚林, 张胜兰, 冯樱等编著. HyperWorks 分析应用实例[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.
关键词: HyperMesh，减振器，热学特性，阀系
0 概述
车辆筒式减振器目前已成为一种比较理想的被动悬架减振器， 它解决了高频响应补油不 足的缺陷，提高了临界速度和工作液抗乳化性能[1]，在车辆悬架系统中应用较为普遍。但工 作液温升过高导致减振器温度达到并超过密封元件所能承受的极限温度后， 会加速密封元件 的老化并容易引起减振器漏油现象， 目前高温工况下减振器油液泄露问题成为其可靠性设计 尚需解决的基本问题[2]。减振器的热容量和散热能力对其可靠性起到了至关重要的作用，但 由于涉及机械设计、传热学、热力学、流体力学等跨学科的专业知识，目前国内外对此进行 的研究工作较少，鉴于这种情况，系统分析与研究了车辆筒式减振器的热学特性，以期对其 可靠性设计的研究提供参考。车辆筒式减振器二维模型简图如图 1 所示。
2 计算结果图
将流体网格以 Fluent 的.cas 格式输出到 CFX 进行计算， 仿真得出不同时刻 （第 10 秒， 第 15 秒，第 20 秒，第 25 秒，第 30 秒）的减振器油液温度场分布状况云图如图 4~8 所示， 图 9 为 30 秒内流场控制域的平均温升曲线。
Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用
10.16638/ki.1671-7988.2017.16.053Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用张兴，王方，彭宜爱（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章以一款MPV车型整车NVH中特定工况下噪声优化改进为例，介绍运用Altair公司的Hypermesh软件对悬置支架进行建模分析，确定悬置支架结构设计缺陷，并根据分析结果进行结构优化再分析。
通过改进实物验证表明该软件有利于快速改进悬置支架零部件结构在NVH性能中的设计缺陷，并为后续此类零部件结构设计提供思路。
关键词：悬置；支架；NVH；Hypermesh中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)16-152-03Application of Hypermesh in NVH improvement of powertrain mount systemZhang Xing, Wang Fang, Peng Yiai（Anhui Jianghuai Automotive group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）Abstract: In this paper, an example of the noise optimization improvement in the NVH of a MPV vehicle is introduced, using the Hypermesh software of Altair Company to analyze the suspension bracket, to determine the structural design defect of the suspension bracket, and to analyze the structural optimization according to the analysis result. The improved physical verification shows that the software is propitious to improve the design defects of the structure of the suspension bracket parts in the NVH performance, and to provide some ideas for the structural design of these parts.Keywords: Mount; Bracket; NVH; HypermeshCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-152-03概述随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的提高，消费者对于汽车舒适性的要求越来越高，整车NVH性能越来越被消费者重视。
HyPermesh二次开发在乘用车接头刚度仿真分析中的应用
HyPermesh二次开发在乘用车接头刚度仿真分析中的应用作者：王鹏杨建森武振江曹建吴杨来源：《汽车科技》2020年第04期摘要：接头是白车身框架结构的重要组成部分，接头刚度分析作为乘用车刚度性能开发中必不可少的分析项目，通常在创建局部坐标系、施加边界条件、创建载荷步以及设置求解控制参数方面进行大量的重复工作。
为减少重复性劳动，本文以接头基础网格模型为输入，利用Hypermesh二次开发功能，采用Tcl/Tk语言编写了接头刚度分析过程中局部坐标系创建、载荷施加、载荷步创建以及求解控制参数设置的自动化程序，可大幅提高分析效率，提高分析结果的准确性和一致性。
关键词：接头刚度;CAE;二次开发;Tcl/Tk程序中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2020）04-0030-07王鹏毕业于武汉理工大学，硕士。
现就职于中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，任CAE分析工程师。
主要研究方向：CAE仿真分析自动化。
1Hypermesh二次开发关键技术Hypermesh界面和二次开发语言都为Tcl（ToolCommand Language），Tcll司Perl、JavaScript、Born、Korn一样，是一种脚本语言，具有语法简单、无需编译、不依赖平台等特点。
Hypermesh基于Tel提供了4类二次开发命令：TelGUI Commands、Tcl Modify Commands、Tcl QueryCommands、Utility Menu Commands。
其中第一类和第三类命令以“hm_”开头，分别进行界面控制和提取模型信息，第二类和第四类命令以“*”开头，分别进行执行操作和按钮等控制。
Hypermesh启动后，所有的操作命令都保存在工作目录下的eommand.cmf本文件中。
在command.cmfSC件中提取相应操作的宏命令，即可作为一段可执行的Tcl Mod曲Commands。
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立由上述图1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
基于HyperWorks某厢式列车外气动性能分析
基于HyperWorks某厢式列车外气动性能分析作者：暂无来源：《专用汽车》 2015年第11期张晨陕西重型汽车进出口有限公司陕西西安 710200摘要：为提高某厢式列车的空气动力学性能，利用Altair公司有限元软件HyperWorks中的Virtual Wind Tunnel工具进行某厢式列车外流场分析。
相较于传统CFD分析软件，VirtualWind Tunnel采用流程化定制，能够避免很多其他因素干扰。
根据最终分析结果，提出通过增加导流罩来优化整车外气动性能。
结果表明：增加导流装置后整车风阻系数较原来有显著降低，该方法为厢式列车气动性能优化设计提供理论依据。
关键词：VirtualWind Tunnel 厢式列车气动性能流程化优化中国分类号：U4 61.1文献标识码：A文章编号：1004-0226(2015)11-0102-04第一作者张晨，男，1986年生，助理工程师，从事车辆整车设计。
1引言近年来，全世界的汽车制造商都依赖于耗时的风洞试验和计算流体动力学(CFD)仿真来研究汽车的空气动力学性能。
今天，快速的计算机系统和尖端的数值方法允许人们在短时间内研究复杂的流动结构。
在汽车的研发过程中，风洞试验仍然是个不可或缺的过程，同时CFD风洞仿真也越来越受欢迎，它的运用大大减小了实际所需的风洞试验次数。
完成汽车风洞试验仿真不是一个简单的任务。
从模型的准备，到网格划分和CFD模型的建立，最后到计算和后处理，整个工作流程复杂且耗时。
汽车外流场仿真的特点是：几何复杂（如发动机舱）、边界条件（如旋转轮胎和滑移地面）不稳定，而且流场十分紊乱，特别是在汽车的尾部。
在这种背景下，流程定制化的环境、可靠的精确性，以及可扩展和稳健的CFD求解器，将成为未来风洞仿真的主流方式。
本文利用Altair公司高度流程定制化的CFD工具Virtual Wind Tunnel对某厢式列车进行整车外流场CFD模拟，并通过增加车辆辅助装置对其外气动性能进行优化，优化后该车型整车风阻系数有明显降低，为整车降油耗提供设计方向。
基于Hypermesh的车身空腔模态仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2018.16.098基于Hypermesh的车身空腔模态仿真分析章超，刘润琴，董婷（长安大学汽车学院，陕西西安710064）摘要：以某车身为研究对象，建立其三维简化模型，然后导入Hypermesh软件进行处理，最后通过Hypermesh仿真求解出该车身的200Hz以下的频段声腔模态，并对其进行分析和评价。
关键词：Hypermesh；声腔模态；仿真；分析；评价中图分类号：U461.99 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)16-273-02Model simulation analysis of body cavity based on HypermeshZhang Chao, Liu Runqin, Dong Ting( School of Chang an automobile institute, Shaanxi Xi'an 710064 )Abstract:Take a body as the research object, establish a three-dimensional simplified model, and then import Hypermesh software for processing. Finally, through Hypermesh simulation, the frequency band mode of the body under 200Hz is solved and analyzed and evaluated.Keywords: Hypermesh; Cavity mode; Simulation; Analysis; EvaluationCLC NO.: U461.99 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)16-273-02引言当今汽车噪声作为汽车的重要性能指标，消费者对车辆性能的声学特性的要求也更加重视起来。
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用Application in Aerodynamics of Train ofHyperMesh摘要: 本文结合HyperMesh软件和Fluent仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模和仿真方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学计算模型，获得列车周围流场分布和表面压力分布特性，为车辆设计的改进提供参考。
关键词:流场 空气动力 HyperMeshAbstract Combining with the software of HyperMesh and Fluent, the paper discussed a quick simulation method of aerodynamics. Take some high-speed EMU for example, the 3D model of train is built, the flow field and the pressure around train is acquired. The conclusion offered reference for design.Key words:flow field, aerodynamics, HyperMesh1概述随着我国铁道车辆和线路装备水平的发展，列车的运营速度越来越高。
200公里动车组和300公里动车组相继开通运营，高速动车组给交通运输带来了巨大的便利的同时，也给车辆设计带来很大的挑战。
其中，高速运行时的空气动力学特性就是高速车需要克服的难点之一，它直接关系到列车的运行安全性和舒适性，同时对于减少空气阻力和节能有很大的贡献。
空气动力学的研究通常通过试验的方法获得各种数据，比如比例模型的风洞试验或整车的线路试验。
但比例模型的风洞试验成本比较高，有时为了获得最优的方案需要做很多试验模型，更增加了设计成本的支出。
整车的线路试验是在车辆设计完成之后进行的工作，一般带有一种验证性的成分。
HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用
HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用复合材料以其比强度、比模量高，耐腐蚀、抗疲劳等优点，在工业界得到了越来越多的应用。
特别是在航空航天方面，由于钢铁和有色合金很难满足日趋苛刻的重量、力学等设计性能要求，复合材料更是得到了广泛的应用。
波音787和A350飞机的复合材料用量都超过50%，同时也在研发过程中面临许多重大挑战，除了大量的小样件和部段试验件的试验测试，仿真优化技术也是解决各种技术难题，缩短研发周期的重要技术手段。
Altair 公司是世界领先的工程设计技术开发者，旗舰产品HyperWorks软件包含了HyperMesh、OptiStruct、RADIOSS、MotionView、HyperStudy等著名模块，是全球领先的企业级产品创新解决方案。
过去10年，Altair公司投入巨大的人力物力，跟航空工业界紧密合作，基于HyperWorks软件平台，开发了复合材料建模、仿真、优化、可视化后处理等技术，目前已经在空客和波音等公司得到大量应用。
复合材料建模技术HyperMesh 是目前世界上最著名的CAE前处理软件，提供了无与伦比的建模功能和最广泛的CAD和CAE 软件接口。
针对复合材料，HyperMesh提供了专业的复合材料前处理模块HyperLaminate，具有直观便捷的用户界面（如图1所示），可以快速地对复合材料模型进行创建、检查和编辑，直观定义每一铺层的厚度、角度及材料属性（纤维及基体），定义各种复合材料失效准则等。
HyperMesh 支持ply+stack的复合材料铺层定义方式，即定义出各复合材料物理铺层的范围（用单元集表示），一个物理铺层对应一个ply卡片，然后通过stack卡片把各个ply按次序层叠起来，形成完整的层合板。
例如，复合材料T型长桁与蒙皮胶接结构可以通过图2所示的方法来定义。
采用ply+stack建模技术，可以方便地对复合材料层合板进行建模和编辑、三维显示和铺层方向显示等，如图3所示。
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HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用Application in Aerodynamics of Train of
HyperMesh
摘要: 本文结合HyperMesh软件和Fluent仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模和仿真方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学计算模型，获得列车周围流场分布和表面压力分布特性，为车辆设计的改进提供参考。
关键词:流场 空气动力 HyperMesh
Abstract Combining with the software of HyperMesh and Fluent, the paper discussed a quick simulation method of aerodynamics. Take some high-speed EMU for example, the 3D model of train is built, the flow field and the pressure around train is acquired. The conclusion offered reference for design.
Key words:flow field, aerodynamics, HyperMesh
1概述
随着我国铁道车辆和线路装备水平的发展，列车的运营速度越来越高。
200公里动车组和300公里动车组相继开通运营，高速动车组给交通运输带来了巨大的便利的同时，也给车辆设计带来很大的挑战。
其中，高速运行时的空气动力学特性就是高速车需要克服的难点之一，它直接关系到列车的运行安全性和舒适性，同时对于减少空气阻力和节能有很大的贡献。
空气动力学的研究通常通过试验的方法获得各种数据，比如比例模型的风洞试验或整车的线路试验。
但比例模型的风洞试验成本比较高，有时为了获得最优的方案需要做很多试验模型，更增加了设计成本的支出。
整车的线路试验是在车辆设计完成之后进行的工作，一般带有一种验证性的成分。
因此，基于有限元的虚拟仿真空气动力学试验在车辆的实际前期发挥了很大的作用。
本文结合多种仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模的方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学模型，获得列车速度对流场分布和表面压力分布。
2列车空气动力学特点
严格来讲，列车运行时周围的流场是一种非定常的紊流状态，以200公里每小时为例，雷诺数一般在6.50E＋7左右，空气流动为标准的紊流状态。
列车在劈开空气运行的过程中，受到来自空气的阻力、气动升力和侧向力，从而影响列车的最高运行速度和安全性。
两列车在交会或列车进出隧道时，会引起周围空气压力的突变，产生压力波，继而对列车的舒适性产生影响。
列车空气动力学是一种流固耦合的复杂物理问题，需要结合多学科进行研究。
3仿真模型建立与简化
仿真模型以某一流线型动车组为例，整列车为8节编组，列车长度211.5m，头车和尾车长度27.6m，其余25m，最高运行速度250Km/h。
车体结构为铝合金型材焊接而成，车头为流线型大曲面构成，车身下部带有裙板，裙板在转向架处断开。
仿真几何模型通过Catia软件建立，建模时对局部结构进行了适当的简化处理，如忽略了车窗与车身的局部轮廓变化，以及转向架和受电弓对车体流场的影响等，几何模型如图3-1所示。
图3-1列车几何模型
流体网格模型采用Altair公司的HyperMesh软件中的流体前处理模块建模，采用四面体和五面体相结合的建模方式，其中边界层采用五面体网格，其余为四面体网格，有限元网格模型如图3-2，3-3所示。
图3-2列车流体网格模型
图3-3列车周围网格
HyperMesh软件中的流体模块前处理过程比较方便，其流程如图3-3所示。
几何模型的建立和简化可根据具体问题进行处理，流体网格的参数设置影响最终生成的网格质量，比如边界层的厚度，分为几层以及层间的变化率等。
另外，对于流场的进口、出口、流体区域以及需要设置边界条件的位置，需要分成不同的组并且以特定的字母开头，这样Fluent软件才能识别出不同组的作用，便于处理。
比如对于流体入口，需要以inflow*开头，出口以outflow*开头等，具体设置参照软件的帮助文件。
图3-3流体网格前处理流程
4仿真分析设置与仿真结果对比
将HyperMesh软件生成的模型文件导入Fluent软件，设置求解参数求解。
导入模型之后首先需要对模型进行必要的检查，确定其单位是否与建模时的一致等。
其次对流体材料，边界条件，离散格式和求解方式进行设置求解。
由于对流与扩散的比值很大，对流占主导作用，采用二阶迎风的离散格式。
另外，对于车辆速度从0Km/h加速至某一稳定运行速度时的过程，本次仿真没有考虑，只求解某一速度下的稳态运行时的流场状态。
计算分二个速度等级，200Km/h、250Km/h分别求解，比较不同速度时流场变化和表面压力特性。
图4-1至4-4分别给出了两个速度等级的车辆表面流场速度变化和压力变化。
从图中可以看出列车的连接部位和车头风挡玻璃和两侧出现气流的不连续流动。
250Km/h时，在两节车连接处压力变化比较明显，而200Km/h时则压力变化不太明显，但车头处的压力变化较显著。
图4-1 200Km/h时的车体表面空气流动速度
图4-2 250Km/h时的车体表面空气流动速度
图4-3 200Km/h时的车体表面总压
图4-4 250Km/h时的车体表面总压
5结论与展望
本文仅简单介绍了利用HyperMesh和Fluent软件对列车流场的仿真分析，仅给出了列车流场的定性分析，未涉及更深的领域，如列车通过隧道和两列车会车时的情形。
对于列车空气动力学的研究，随着运行速度的提高，也必将会引起企业和研究机构的关注。