設計中計算機輔助設計軟件的聯合應用研究

馬廣勇

（山東凱文科技職業學院，山東濟南，250200）

設計中計算機輔助設計軟件的聯合應用研究

馬廣勇

（山東凱文科技職業學院，山東濟南，250200）

隨著計算機技術的發展中，計算機輔助設計軟件在許多企業中得到了廣泛應用，但是依賴單一一種設計軟件存在著很大的弊端，所以對設計中計算機輔助設計軟件的聯合應用進行研究。首先對計算機輔助軟件優勢以及聯合流程進行分析，并且對計算機輔助軟件數據傳輸技術與計算機輔助軟件的實際應用做出研究，結合Por/E、Optistruct以及Ansys三種軟件的優勢，在設計中聯合應用能夠有效保證數據間的傳輸，減少結構的最大應力和變形，促進結構優化。

計算機應用；輔助設計；應用研究；聯合應用

0 引言

隨著計算機技術的發展，計算機技術在人們日常的生產和生活都起到了重要的作用。在如今的各大企業都普及了計算機輔助軟件的設計，計算機輔助軟件設計在設計和研發流程中的廣泛應用，通過對于計算機輔助設計軟件的應用不僅能夠縮短企業的研發周期，節約成本，同時在現代市場中讓企業競爭力增加[1]。但是在企業的實際研發過程匯中，僅僅依賴一種單一的計算機輔助軟件，軟件自身的側重點也給企業實際研發工作帶來弊端。所以在計算機輔助軟件應用過程中，如果能夠達到聯合其他軟件有點的方法，能夠幫助企業的設計能力、創新能力、競爭能力都進一步提高。

1 計算機輔助軟件優勢以及聯合流程分析

在現如今的計算機輔助軟件中，常用的軟件有Por/E、Optistruct以及Ansys。Por/E作為一款具有強大三維建模功能的軟件，由美國PTC推出。能夠快速生產各類常規的三維實體，并且對于一些結構復雜的物體，能夠通過指令形成不規則的三維實體模型。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計軟件，能夠對一些結構簡單的零件直接進行建模。但是卻很難滿足復雜零件的建模需要。對于復雜的建模需要用Por/E進行建模后導入Ansys。但是Ansys在反應結構的盈利和變形分布以其數值大小上具有優勢，更加側重于限元仿真分析[2]。而Optistruct是Altair公司旗下推出的hyperworkd軟件中，用來優化分析的特定模塊。用戶能夠使用其中載荷、屬性、材料、邊界條件類型等等，進行屈曲、頻率、線性靜態、模態等等優化，Optistruct具有著進行優化設計準確、快速的特點。Optistruct能夠在進行尺寸、括撲等等方面優化時，同時用不同顏色在圖形上表現出去除部位，這樣能夠讓更加直觀的展現出來。Optistruct作為側重結構優化的應用軟件，在結構優化方面Optistruct更加受到使用者喜歡。

2 計算機輔助軟件聯合分析流程

在計算機輔助的實際研發設計中，往往是一個不斷設計、實驗的過程，通過對于實際的軟件聯合應用試驗中數據提取，對實際數據分析，才能找到最合適的計算機輔助軟件聯合方法。在設計中，將Por/E、Optistruct以及Ansys，三種軟件聯合應用到研發過程中，大大的縮短研發周期，并且根據實際制定出可以實踐的結果。在設計中，Por/E、Optistruct以及Ansys三者的聯合應用流程圖如下圖1所示。

在Por/E、Optistruct以及Ansys三者聯合應用中，首先Por/E進行三維建模，生成實體建模后，由Ansys導入進行限元仿真分析，得到模型的變形云圖以及應力分布云圖，同時得到這兩項的最大值，為模型的進一步優化提出參考數據。用Optistruct將模型三維初始結構進行導入，得到可優化區域密度云圖，并且根據Por/E建立的優化模型，通過Ansys再次進行驗證，比較前后的結構應變和應力，找到最佳的解決方案。

3 計算機輔助軟件聯合應用中的數據傳輸技術

圖1 Por/E、Optistruct以及Ansys三者的聯合應用流程圖

Por/E與Ansys的數據傳輸通過IGES格式進行，這是一種讓模型在不同的計算機輔助軟件之間能夠進行數據交流的標準化通用格式。在Por/E中進行建模，選擇IGES格式進行保存，方便順利導入到Ansys中，并且進行部分的修復后得到Ansys幾何模型，最后進行模型的仿真分析。但是Por/E與Optistruct之間的數據可以實現直接傳輸，在前處理hyperworkd軟件中選擇Optistruct模塊后，可以選擇import geometry，并且對Por/E選項進行選擇，導入Por/E模型；當然同樣可以通過IGES格式進行導入，首先選擇直接數據傳輸方式，保證完整的三維圖形數據和效果，保證結構優化分析的準確性。

4 計算機輔助軟件聯合應用的操作

在綜合計算機輔助軟件的運用中，有多種方法能夠在實踐中得到應用，一是利用Por/E對于三維實體進行建模；第二種是利用Ansys導入三維模型，進行有限元方針分析，在對材料的網格、荷載、定義邊界約束條件和屬性進行合理的劃分；第三是在Optistruct導入模型，并且在分析結構的基礎上對優化方法和屬性進行有效定義，科學合理的劃分網格與設置材料，并且對于結構進行分析求解。第四種是將優化三維實體建立在Por/E軟件中，并且在Ansys導入優化模型，進行有限仿真元分析；第五種是對托架結構優化前后明顯的參數對比，滿足當前應力和應變需要，同時具有明顯優化效果，將其確定為最優解。將計算機輔助軟件聯合應用應用于設計中，能夠有效的保證Por/E、Optistruct以及Ansys之間有效的數據傳輸。Por/E和Ansys在進行數據傳輸的過程中，利用IGES格式能夠實現初始圖形間的轉換，在不同的輔助設計軟件中實現數據叫喚，并且能夠利用Por/E在對三維實體進行建模的同時，選擇IGES格式進行保存，能夠導入Ansys。這樣能夠保障在擴展和修復部分，有效的得到優化的幾何模型，從而保障有限元方針分析的順利執行。在導入過程中，如果采用IGES格式，對于想要三維圖形數據和效果進行保障完整性，需要確保對結構分析優化的準確性，可以采取直接的數據傳輸方式。

5 結束語

在企業生產中，雖然對于計算機輔助設計軟件有著廣泛的應用，但是過多的依賴于某一種單一的軟件，也是給企業實際研發工作帶來弊端的主要原因。如果想要擁有高效率、低成本的研發，那么需要結合多種計算機輔助設計軟件的優點，將多種計算機輔助設計軟件聯合應用，這樣不僅能夠大大的增加企業實際研發效率，同時增加企業競爭力。在計算機輔助設計軟件的聯合應用中，Por/E軟件對更加注重三維建模的繪制，Ansys對于限元仿真分析功能非常強大，Optistruct主要針對結構優化方面。所以，將Por/E、Optistruct以及Ansys三種軟件聯合應用，能夠有效保證數據間的傳輸，減少結構的最大應力和變形，促進結構優化。

［1］韓蕊,馬雷,米叢波,等. Auto-CAD計算機輔助設計軟件定點測量兒童上頜竇前壁及上頜結節位置變化[J].中國組織工程研究, 2016, 20(02):202-207.

［2]方萬漂,鄭京連,周建武,等.計算機輔助設計(CAD)在雙螺桿擠出機工藝設定的發展及應用[J].塑料工業,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