設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的聯(lián)合應(yīng)用研究

馬廣勇

（山東凱文科技職業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南，250200）

設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的聯(lián)合應(yīng)用研究

馬廣勇

（山東凱文科技職業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南，250200）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件在許多企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，但是依賴(lài)單一一種設(shè)計(jì)軟件存在著很大的弊端，所以對(duì)設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行研究。首先對(duì)計(jì)算機(jī)輔助軟件優(yōu)勢(shì)以及聯(lián)合流程進(jìn)行分析，并且對(duì)計(jì)算機(jī)輔助軟件數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助軟件的實(shí)際應(yīng)用做出研究，結(jié)合Por/E、Optistruct以及Ansys三種軟件的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)中聯(lián)合應(yīng)用能夠有效保證數(shù)據(jù)間的傳輸，減少結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和變形，促進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用；輔助設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究；聯(lián)合應(yīng)用

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活都起到了重要的作用。在如今的各大企業(yè)都普及了計(jì)算機(jī)輔助軟件的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)和研發(fā)流程中的廣泛應(yīng)用，通過(guò)對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用不僅能夠縮短企業(yè)的研發(fā)周期，節(jié)約成本，同時(shí)在現(xiàn)代市場(chǎng)中讓企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力增加[1]。但是在企業(yè)的實(shí)際研發(fā)過(guò)程匯中，僅僅依賴(lài)一種單一的計(jì)算機(jī)輔助軟件，軟件自身的側(cè)重點(diǎn)也給企業(yè)實(shí)際研發(fā)工作帶來(lái)弊端。所以在計(jì)算機(jī)輔助軟件應(yīng)用過(guò)程中，如果能夠達(dá)到聯(lián)合其他軟件有點(diǎn)的方法，能夠幫助企業(yè)的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)能力都進(jìn)一步提高。

1 計(jì)算機(jī)輔助軟件優(yōu)勢(shì)以及聯(lián)合流程分析

在現(xiàn)如今的計(jì)算機(jī)輔助軟件中，常用的軟件有Por/E、Optistruct以及Ansys。Por/E作為一款具有強(qiáng)大三維建模功能的軟件，由美國(guó)PTC推出。能夠快速生產(chǎn)各類(lèi)常規(guī)的三維實(shí)體，并且對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物體，能夠通過(guò)指令形成不規(guī)則的三維實(shí)體模型。Por/E更加注重于建模繪圖方面。而Ansys作為一款由Swanson Analysis System公司推出的具有防震功能與限元分析的輔助設(shè)計(jì)軟件，能夠?qū)σ恍┙Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件直接進(jìn)行建模。但是卻很難滿(mǎn)足復(fù)雜零件的建模需要。對(duì)于復(fù)雜的建模需要用Por/E進(jìn)行建模后導(dǎo)入Ansys。但是Ansys在反應(yīng)結(jié)構(gòu)的盈利和變形分布以其數(shù)值大小上具有優(yōu)勢(shì)，更加側(cè)重于限元仿真分析[2]。而Optistruct是Altair公司旗下推出的hyperworkd軟件中，用來(lái)優(yōu)化分析的特定模塊。用戶(hù)能夠使用其中載荷、屬性、材料、邊界條件類(lèi)型等等，進(jìn)行屈曲、頻率、線(xiàn)性靜態(tài)、模態(tài)等等優(yōu)化，Optistruct具有著進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、快速的特點(diǎn)。Optistruct能夠在進(jìn)行尺寸、括撲等等方面優(yōu)化時(shí)，同時(shí)用不同顏色在圖形上表現(xiàn)出去除部位，這樣能夠讓更加直觀的展現(xiàn)出來(lái)。Optistruct作為側(cè)重結(jié)構(gòu)優(yōu)化的應(yīng)用軟件，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面Optistruct更加受到使用者喜歡。

2 計(jì)算機(jī)輔助軟件聯(lián)合分析流程

在計(jì)算機(jī)輔助的實(shí)際研發(fā)設(shè)計(jì)中，往往是一個(gè)不斷設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，通過(guò)對(duì)于實(shí)際的軟件聯(lián)合應(yīng)用試驗(yàn)中數(shù)據(jù)提取，對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)分析，才能找到最合適的計(jì)算機(jī)輔助軟件聯(lián)合方法。在設(shè)計(jì)中，將Por/E、Optistruct以及Ansys，三種軟件聯(lián)合應(yīng)用到研發(fā)過(guò)程中，大大的縮短研發(fā)周期，并且根據(jù)實(shí)際制定出可以實(shí)踐的結(jié)果。在設(shè)計(jì)中，Por/E、Optistruct以及Ansys三者的聯(lián)合應(yīng)用流程圖如下圖1所示。

在Por/E、Optistruct以及Ansys三者聯(lián)合應(yīng)用中，首先Por/E進(jìn)行三維建模，生成實(shí)體建模后，由Ansys導(dǎo)入進(jìn)行限元仿真分析，得到模型的變形云圖以及應(yīng)力分布云圖，同時(shí)得到這兩項(xiàng)的最大值，為模型的進(jìn)一步優(yōu)化提出參考數(shù)據(jù)。用Optistruct將模型三維初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)入，得到可優(yōu)化區(qū)域密度云圖，并且根據(jù)Por/E建立的優(yōu)化模型，通過(guò)Ansys再次進(jìn)行驗(yàn)證，比較前后的結(jié)構(gòu)應(yīng)變和應(yīng)力，找到最佳的解決方案。

3 計(jì)算機(jī)輔助軟件聯(lián)合應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

圖1 Por/E、Optistruct以及Ansys三者的聯(lián)合應(yīng)用流程圖

Por/E與Ansys的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)IGES格式進(jìn)行，這是一種讓模型在不同的計(jì)算機(jī)輔助軟件之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交流的標(biāo)準(zhǔn)化通用格式。在Por/E中進(jìn)行建模，選擇IGES格式進(jìn)行保存，方便順利導(dǎo)入到Ansys中，并且進(jìn)行部分的修復(fù)后得到Ansys幾何模型，最后進(jìn)行模型的仿真分析。但是Por/E與Optistruct之間的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)直接傳輸，在前處理hyperworkd軟件中選擇Optistruct模塊后，可以選擇import geometry，并且對(duì)Por/E選項(xiàng)進(jìn)行選擇，導(dǎo)入Por/E模型；當(dāng)然同樣可以通過(guò)IGES格式進(jìn)行導(dǎo)入，首先選擇直接數(shù)據(jù)傳輸方式，保證完整的三維圖形數(shù)據(jù)和效果，保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的準(zhǔn)確性。

4 計(jì)算機(jī)輔助軟件聯(lián)合應(yīng)用的操作

在綜合計(jì)算機(jī)輔助軟件的運(yùn)用中，有多種方法能夠在實(shí)踐中得到應(yīng)用，一是利用Por/E對(duì)于三維實(shí)體進(jìn)行建模；第二種是利用Ansys導(dǎo)入三維模型，進(jìn)行有限元方針?lè)治觯趯?duì)材料的網(wǎng)格、荷載、定義邊界約束條件和屬性進(jìn)行合理的劃分；第三是在Optistruct導(dǎo)入模型，并且在分析結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)優(yōu)化方法和屬性進(jìn)行有效定義，科學(xué)合理的劃分網(wǎng)格與設(shè)置材料，并且對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析求解。第四種是將優(yōu)化三維實(shí)體建立在Por/E軟件中，并且在Ansys導(dǎo)入優(yōu)化模型，進(jìn)行有限仿真元分析；第五種是對(duì)托架結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后明顯的參數(shù)對(duì)比，滿(mǎn)足當(dāng)前應(yīng)力和應(yīng)變需要，同時(shí)具有明顯優(yōu)化效果，將其確定為最優(yōu)解。將計(jì)算機(jī)輔助軟件聯(lián)合應(yīng)用應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，能夠有效的保證Por/E、Optistruct以及Ansys之間有效的數(shù)據(jù)傳輸。Por/E和Ansys在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，利用IGES格式能夠?qū)崿F(xiàn)初始圖形間的轉(zhuǎn)換，在不同的輔助設(shè)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)叫喚，并且能夠利用Por/E在對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行建模的同時(shí)，選擇IGES格式進(jìn)行保存，能夠?qū)階nsys。這樣能夠保障在擴(kuò)展和修復(fù)部分，有效的得到優(yōu)化的幾何模型，從而保障有限元方針?lè)治龅捻樌麍?zhí)行。在導(dǎo)入過(guò)程中，如果采用IGES格式，對(duì)于想要三維圖形數(shù)據(jù)和效果進(jìn)行保障完整性，需要確保對(duì)結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化的準(zhǔn)確性，可以采取直接的數(shù)據(jù)傳輸方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

在企業(yè)生產(chǎn)中，雖然對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件有著廣泛的應(yīng)用，但是過(guò)多的依賴(lài)于某一種單一的軟件，也是給企業(yè)實(shí)際研發(fā)工作帶來(lái)弊端的主要原因。如果想要擁有高效率、低成本的研發(fā)，那么需要結(jié)合多種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)點(diǎn)，將多種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件聯(lián)合應(yīng)用，這樣不僅能夠大大的增加企業(yè)實(shí)際研發(fā)效率，同時(shí)增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的聯(lián)合應(yīng)用中，Por/E軟件對(duì)更加注重三維建模的繪制，Ansys對(duì)于限元仿真分析功能非常強(qiáng)大，Optistruct主要針對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面。所以，將Por/E、Optistruct以及Ansys三種軟件聯(lián)合應(yīng)用，能夠有效保證數(shù)據(jù)間的傳輸，減少結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和變形，促進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

［1］韓蕊,馬雷,米叢波,等. Auto-CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件定點(diǎn)測(cè)量?jī)和项M竇前壁及上頜結(jié)節(jié)位置變化[J].中國(guó)組織工程研究, 2016, 20(02):202-207.

［2]方萬(wàn)漂,鄭京連,周建武,等.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)在雙螺桿擠出機(jī)工藝設(shè)定的發(fā)展及應(yīng)用[J].塑料工業(yè),2015,43(10):48-50.

Research on the application of computer aided design software in design

Ma Guangyong
(Shandong Kevin University of science and technology Career Academy,Ji’nan Shandong,250200)

With the development of computer technology, computer aided design software is widely used in many enterprises, but there are a lot of drawbacks of a single software dependence, so the study combined application in the design of the computer aided design software. Firstly, computer aided software and the advantages of combined process are analyzed, and the practical application of computer aided software data transmission technology and computer aided software research, combined with Por/E, Optistruct and Ansys three software advantages, can effectively guarantee the data transmission with the application in the design of the structure, reduce the maximum stress and deformation. Promote structural optimization.

computer application; aided design; applied research; combined application