1 概述
洗衣機振動是個系統(tǒng)問題，很多影響因素是相互關(guān)聯(lián)和匹配的，很難從單一的參數(shù)上進行控制。在現(xiàn)有的工具和軟件中，缺乏針對洗衣機特點的振動分析流程規(guī)范，使用者不同，建立的模型可能不同，結(jié)果也可能不同。另一方面，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對產(chǎn)品創(chuàng)新的要求越來越高，要求產(chǎn)品設(shè)計周期越來越短。為了縮短產(chǎn)品設(shè)計及開發(fā)周期，提高CAE工作的效率和質(zhì)量已然成為及待解決的問題之一。
建立洗衣機振動數(shù)字化實驗室，開發(fā)面向洗衣機振動分析專用工具，實現(xiàn)參數(shù)化建模、自動化仿真、結(jié)果可視化，可以幫助工程師快速建立洗衣機振動模型及完成振動分析；同時建立減振器和平衡環(huán)數(shù)據(jù)庫，減少了用戶在創(chuàng)建模型時數(shù)據(jù)輸入工作量，使操作更加便捷。振動分析自動化系統(tǒng)可極大減輕技術(shù)人員建模和分析的工作量，保證所建模型的合理性、一致性，解決重復(fù)幾何建模和數(shù)學建模的問題，有利于知識固化，減少了相關(guān)技術(shù)人員的流失所帶來的損失，加快初學者掌握軟件的進度，最終提高CAE分析的質(zhì)量和效率。
近年來以Internet技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)的開放式的CAD/CAE軟件平臺已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)的趨勢�；诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得未來的應(yīng)用軟件滿足了用戶的需求特點，使得不同的設(shè)計人員可以在不同地點，不同時間，基于不同的操作系統(tǒng)和軟件環(huán)境，使用Web瀏覽器就可以完成數(shù)據(jù)的交互和設(shè)計分析工作，從而進一步提高工作效率，減小產(chǎn)品設(shè)計周期（圖1）。
基于云端的洗衣機振動數(shù)字化實驗室，用戶只需要在web輸入分析所需要的參數(shù)，不需要了解命令文件產(chǎn)生的過程，自動完成整個計算過程。系統(tǒng)采用完全功能封裝的方式，將模型和命令文件部署在服務(wù)器上，當用戶按照設(shè)計步驟填入?yún)?shù)后，系統(tǒng)自動提取相關(guān)參數(shù)，調(diào)用后臺程序完成計算分析，通過web方式反饋分析結(jié)果。
圖1 基于web的CAD/CAE軟件平臺
2 技術(shù)路線
Motionview提供了描述機械系統(tǒng)必需的所有元素的模型定義語言(Model Definition Language，MDL)。模型拓撲關(guān)系、模型數(shù)據(jù)以及多體動力學求解器求解需要的控制信息都可以由MDL語言定義。此外，利用Tcl腳本命令可以很方便驅(qū)動Motionview進行前處理，求解和后處理的自動化，給開發(fā)工作帶來極大的方便。通過對已建立模型的MDL文件進行修改將其轉(zhuǎn)換為Tcl腳本，可以很方便地把復(fù)雜的系統(tǒng)模型實現(xiàn)參數(shù)化。
基于云端的洗衣機振動數(shù)字化實驗室包含了模型編輯模塊，求解計算模塊和計算結(jié)果顯示模塊，處理過程中需要實現(xiàn)各種文件的讀寫，實現(xiàn)一個完整的流程，如圖2。
圖2 功能模塊與文件流程圖
Csv文件：模型信息數(shù)據(jù)文件，包括幾何參數(shù)，物理參數(shù)，求解控制參數(shù)。
Bat文件：模型求解批處理文件，用來調(diào)用Tcl腳本。
Log文件：日志文件，記錄模型求解過程中的信息。
Abf文件：一種優(yōu)化的，適合大規(guī)模數(shù)據(jù)進行快速曲線繪制的二進制文件。
H3d文件：計算模型和結(jié)果動畫文件。
Html文件：計算結(jié)果web瀏覽器文件。
洗衣機模型信息通過在web瀏覽器輸入后，在服務(wù)器端會生成Csv文件；在web端提交計算后，將執(zhí)行后臺的批處理文件，而批處理命令會調(diào)用Tcl腳本，Tcl腳本通過讀取Csv文件的模型數(shù)據(jù)信息自動進行建模，求解計算和生成計算結(jié)果，其中執(zhí)行計算過程的信息在log文件顯示，計算結(jié)果包括Abf和H3d文件；最后報告模板文件Tpl將會通過讀取計算結(jié)果文件來生成Html計算報告。
3 Web系統(tǒng)運行界面
打開IE或者GoogleChrome等瀏覽器，登陸材料與振動數(shù)字平臺，進入用戶登陸界面，如圖3。
圖3 登錄界面
材料與振動數(shù)字平臺包括三個功能模塊：跌落分析，振動分析和強度分析，如圖4。
圖4 功能模塊選擇界面
點擊振動分析按鈕進入波輪洗衣機振動分析模塊，洗衣機各部件的模型名稱定義如圖5所示。該模塊可以對洗衣機桶體部件模型（內(nèi)桶、波輪、內(nèi)桶底、內(nèi)桶底架、外桶、底板、傳動軸、電機、偏心負載）、懸掛系統(tǒng)、平衡環(huán)、電機系統(tǒng)等主要傳動部件進行參數(shù)化建模。參數(shù)化建模的優(yōu)點是可以對各個部件的幾何參數(shù)和物理參數(shù)進行快速更改，如各個部件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量和重心（如圖6），懸掛參數(shù)（懸掛位置，吊桿長度，彈簧長度、剛度、阻尼，見圖7），平衡環(huán)質(zhì)量和動力學性能參數(shù)（圖8），電機啟動速度（圖9）等，從而方便進行性能優(yōu)化，最終達到快速對各種設(shè)計參數(shù)下洗衣機振動性能分析。
圖5 波輪洗衣機振動分析模塊界面
圖6 洗衣機桶體部件模型參數(shù)設(shè)置界面
圖7 懸掛系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面
圖8 平衡環(huán)參數(shù)設(shè)置界面
模型求解功能包括靜態(tài)、模態(tài)、瞬態(tài)，如圖9。其中靜態(tài)分析主要分析桶體在不同負載下的靜態(tài)位置以及當前彈簧剛度、長度是否能保證靜平衡；模態(tài)分析主要分析懸掛系統(tǒng)的動態(tài)性能之模態(tài)特性，通常需要保證洗衣機的固有頻率應(yīng)在一定范圍之內(nèi)，過大容易造成啟動性能差；瞬態(tài)分析主要分析洗衣機在脫水過程中的時域和頻域特性。瞬態(tài)分析界面可以設(shè)置的參數(shù)主要有電機啟動速度參數(shù)（具體解釋見圖10），求解計算時間，最小時間步長和輸出時間步長。
圖9 求解參數(shù)設(shè)置界面
圖10 電機啟動參數(shù)
提交計算后，點擊查看結(jié)果進入計算信息和求解結(jié)果界面（圖11）。點擊Static，Modal和Transient按鈕，可以實時查看計算進程，如果正在進行模型處理，將會提示“正在進行料求解，請稍后…”，如果后臺已經(jīng)生成log文件，將出現(xiàn)如圖12界面。點擊計算結(jié)果，可以查看靜態(tài)結(jié)果報告（圖13）、模態(tài)結(jié)果報告（圖14）、瞬態(tài)計算報告（圖15）。
圖11 計算信息和求解結(jié)果界面
圖12 計算過程信息
圖13 靜態(tài)結(jié)果報告
圖14 模態(tài)結(jié)果報告
圖15 瞬態(tài)結(jié)果報告
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本文標題：基于MotionView的波輪洗衣機振動仿真的web開發(fā)(上)
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