3DCS 柔性建模流程（附3DCS从入门到精通系列课程）

技术邻公告

2021年4月23日 13:11

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来源：ETA迪艾 作者：3DCS团队

3DCS FEA Compliant Modeler柔性模块采用有限元方法精确仿真零件制造和装配过程的偏差变化，用于分析不同公差状态下，零件施加过约束、夹持、重力、温度场、扭矩等载荷时，变形偏差对产品质量目标的影响，常用于汽车侧围、前后保、机盖、翼子板、内饰；飞机机身蒙皮、机翼、尾翼；电子产品板件等易变形的柔性件。

【左一】FEA_CM在IP&CCB装配分析中的应用；【右一】 FEA_CM在排气管温度场分析中的应用

【左二】FEA_CM在飞机蒙皮工装定位中的应用；【右二】 FEA_CM在机翼离地间隙分析中的应用

3DCS柔性模块分析需要使用柔性模块的装配命令，以下为3DCS柔性模块建模分析的最佳建模方法流程：

创建初始刚体模型

根据模型的质量目标，使用3DCS基本模块的装配、测量与公差创建初始刚体模型，其中，装配可以理解为初始预定位，先将对应的零件放至理论位置，在之后将添加夹持、过约束等柔性载荷。

创建柔性模型点

确定上一步的刚性模型中，哪些零件将作为柔性零件分析。对于这些柔性件，创建额外的DCS点用于创建夹持，连接，力载荷等（这些点有的已经存在于刚体模型）。除了这些模型分析必需点之外，在零件上创建任意额外的DCS建模点作为辅助点，以便进行视觉弯曲和额外的验证测量（Feature Point-On Mesh批量建点）。

划分网格，得到网格文件

划分网格，得到网格文件使用FEA网格软件，为每个柔性零件创建一个网格文件（Hypermesh，ABAQUS，Presys等）。

生成FEA矩阵文件

在3DCS Stiffgen窗口选择求解器可执行文件，如abq6141.exe或Nastran.exe，Stiffgen也可以调用.bat文件，选择设置后，3DCS将通过调用相应的求解器内部生成得到所需的缩减刚度矩阵，质量矩阵和温度场矩阵文件等。同时，3DCS会自动生成更新的网格文件，其中包含有限元节点集ASETS（将3DCS模型点与最近的有限元网格节点自动关联）。

3DCS StiffGen 窗口

FEA_CM支持的网格文件与求解器文件格式

加载FEA矩阵文件

创建Load FEA Data装配，将第4步得到的网格和矩阵文件加载至3DCS模型，加载后，需要点击Nominal Build将网格的Asets节点集与3DCS模型点自动关联。

约束零件，添加载荷

这是基于每个产品装配顺序的特定建模操作，零件可以定位在空间，夹持至夹具或点焊连接至对手件。所有装配完成后，零件必须充分约束。一个装配中，可以同时使用Hard Clamp和Soft Clamp，一般推荐在三个主平面定位上使用Hard Clamp，在其他定位位置使用Soft Clamp，方便起见，也可以将其分开为两个装配。

创建其他柔性装配，如重力，点焊/铆接连接、力载荷、温度场等，这些装配应该添加在已完全约束的零件上。

FEA_CM柔性模块工具栏

有时，需将连接为整体的产品/分总成从夹具松开（考虑回弹），进入下一道工序定位。

开始第二阶段分析

7.1 Unposition松开所有定位点

从第一个夹具上Unclamp松开夹持零件，但保持三个点夹持。这些(三个)点应在以后的阶段(如果适用)用于夹紧零件。松开夹持的点将相对于夹持点产生回弹。对于3-DOF的刚度矩阵，三个点构成的平面通过Hard Clamp就可以完全约束零件，对于6-DOF的刚度矩阵，一个点通过Hard Clamp就可以完全约束零件。用户在Unclamp松开零件时应注意，以免零件约束不足。

7.2 Skip Deformation下松开最后定位点

该设置将保证零件在不变形的情况下松开最后的定位点约束（前一步已完全释放回弹），产品将保持该形状（变形）至进行下一阶段装配。

7.3 使用基本模块装配将产品定位至新位置

7.4 将上一步产品/分总成Clamp夹持至第二个工装夹具（对手件）

7.5 为该阶段添加其他柔性约束…

提高柔性模型分析效率的小建议

8.1 如果流程允许，使用较少的柔性装配

柔性变形计算是基于依次每一步的装配，装配较多将使模型分析时间增加。可以在同一个装配中进行更多操作来缩短计算时间，如在一个装配中固定多个零件。

8.2 生成装配方向的刚度矩阵

虽然CM支持旋转部件，但这需要对矩阵进行变换来调整刚度矩阵的方向，增加了计算成本。如果在设计方向上建立刚度矩阵，则可省去由转换刚度矩阵触发的计算。

8.3 删除无用的模型点

模型点数量减少将使得刚度矩阵文件更小。第4步生成的矩阵文件为基于建模点的缩减刚度矩阵（为了提高模型分析效率），模型中点越多会使缩减矩阵文件越大，第2步创建额外的DCS辅助点仅用于可视化显示，如果板件较小或对可视化无要求，可以不创建DCS辅助点，不会影响最终Measure的分析结果。