1 概述
洗衣機振動是個系統問題，很多影響因素是相互關聯和匹配的，很難從單一的參數上進行控制。在現有的工具和軟件中，缺乏針對洗衣機特點的振動分析流程規范，使用者不同，建立的模型可能不同，結果也可能不同。另一方面，隨著經濟的發展，對產品創新的要求越來越高，要求產品設計周期越來越短。為了縮短產品設計及開發周期，提高CAE工作的效率和質量已然成為及待解決的問題之一。
建立洗衣機振動數字化實驗室，開發面向洗衣機振動分析專用工具，實現參數化建模、自動化仿真、結果可視化，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數據庫，減少了用戶在創建模型時數據輸入工作量，使操作更加便捷。振動分析自動化系統可極大減輕技術人員建模和分析的工作量，保證所建模型的合理性、一致性，解決重復幾何建模和數學建模的問題，有利于知識固化，減少了相關技術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分析的質量和效率。
近年來以Internet技術為代表的網絡技術的迅猛發展，引入網絡技術，發展基于網絡的開放式的CAD/CAE軟件平臺已經成為業內的趨勢。基于網絡技術，使得未來的應用軟件滿足了用戶的需求特點，使得不同的設計人員可以在不同地點，不同時間，基于不同的操作系統和軟件環境，使用Web瀏覽器就可以完成數據的交互和設計分析工作，從而進一步提高工作效率，減小產品設計周期（圖1）。
基于云端的洗衣機振動數字化實驗室，用戶只需要在web輸入分析所需要的參數，不需要了解命令文件產生的過程，自動完成整個計算過程。系統采用完全功能封裝的方式，將模型和命令文件部署在服務器上，當用戶按照設計步驟填入參數后，系統自動提取相關參數，調用后臺程序完成計算分析，通過web方式反饋分析結果。
圖1 基于web的CAD/CAE軟件平臺
2 技術路線
Motionview提供了描述機械系統必需的所有元素的模型定義語言(Model Definition Language，MDL)。模型拓撲關系、模型數據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動Motionview進行前處理，求解和后處理的自動化，給開發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換為Tcl腳本，可以很方便地把復雜的系統模型實現參數化。
基于云端的洗衣機振動數字化實驗室包含了模型編輯模塊，求解計算模塊和計算結果顯示模塊，處理過程中需要實現各種文件的讀寫，實現一個完整的流程，如圖2。
圖2 功能模塊與文件流程圖
Csv文件：模型信息數據文件，包括幾何參數，物理參數，求解控制參數。
Bat文件：模型求解批處理文件，用來調用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：一種優化的，適合大規模數據進行快速曲線繪制的二進制文件。
H3d文件：計算模型和結果動畫文件。
Html文件：計算結果web瀏覽器文件。
洗衣機模型信息通過在web瀏覽器輸入后，在服務器端會生成Csv文件；在web端提交計算后，將執行后臺的批處理文件，而批處理命令會調用Tcl腳本，Tcl腳本通過讀取Csv文件的模型數據信息自動進行建模，求解計算和生成計算結果，其中執行計算過程的信息在log文件顯示，計算結果包括Abf和H3d文件；最后報告模板文件Tpl將會通過讀取計算結果文件來生成Html計算報告。
3 Web系統運行界面
打開IE或者GoogleChrome等瀏覽器，登陸材料與振動數字平臺，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（內桶、波輪、內桶底、內桶底架、外桶、底板、傳動軸、電機、偏心負載）、懸掛系統、平衡環、電機系統等主要傳動部件進行參數化建模。參數化建模的優點是可以對各個部件的幾何參數和物理參數進行快速更改，如各個部件的質量、轉動慣量和重心（如圖6），懸掛參數（懸掛位置，吊桿長度，彈簧長度、剛度、阻尼，見圖7），平衡環質量和動力學性能參數（圖8），電機啟動速度（圖9）等，從而方便進行性能優化，最終達到快速對各種設計參數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設置界面
圖7 懸掛系統參數設置界面
圖8 平衡環參數設置界面
模型求解功能包括靜態、模態、瞬態，如圖9。其中靜態分析主要分析桶體在不同負載下的靜態位置以及當前彈簧剛度、長度是否能保證靜平衡；模態分析主要分析懸掛系統的動態性能之模態特性，通常需要保證洗衣機的固有頻率應在一定范圍之內，過大容易造成啟動性能差；瞬態分析主要分析洗衣機在脫水過程中的時域和頻域特性。瞬態分析界面可以設置的參數主要有電機啟動速度參數（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 求解參數設置界面
圖10 電機啟動參數
提交計算后，點擊查看結果進入計算信息和求解結果界面（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…”，如果后臺已經生成log文件，將出現如圖12界面。點擊計算結果，可以查看靜態結果報告（圖13）、模態結果報告（圖14）、瞬態計算報告（圖15）。
圖11 計算信息和求解結果界面
圖12 計算過程信息
圖13 靜態結果報告
圖14 模態結果報告
圖15 瞬態結果報告
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