轮胎定型硫化机CAD／CAE集成系统开发与应用

为解决目前CAD／CAE系统中数据转换精度损失和设计变更引起分析模型重复建模的问题,基于Pro／EWildfire5．0和ANSYSWorkbench平台开发了轮胎定型硫化机设计全流程的CAD／CAE集成系统。实现商品化CAD下专业机械CAD／CAE系统软件的集成,极大地提高了产品设计与分析效率,为行业提供了现代设计手段。     

基于近似模型的结构动静态多目标集成优化

针对结构动静刚度分析及优化问题,结合CAD/CAE集成技术,进行了CAD参数化建模子系统和CAE有限元分析子系统的集成开发,建立了一种面向结构动静态性能的集成分析及优化框架,并提出了一种基于近似模型的集成优化设计方法。以某高速电主轴为研究对象,搭建了面向电主轴"转轴-轴承-电机转子"系统的集成分析及优化框架,并在集成环境下进行了动静态性能分析,进而综合试验设计、近似模型以及优化算法,建立了基于近似模型的多目标优化设计模型,最终实现了"转轴-轴承-电机转子"系统结构参数的多目标集成优化设计。结果表明,所提集成优化方法是可行有效的。     

基于Pro/E的真空挤出机机头CAD/CAE/CAM一体化研究

针对真空挤出机机头在法兰处易开裂损坏的问题，提出一种基于整个设计流程的模拟仿真方法。该方法利用Pro/Engineer软件实现对真空挤出机机头的3D模型建立、力学性能分析以及机械强度计算，通过迭代计算、优化模型、仿真加工、代码输出，以及输入数控机床进行加工，使机头经过最初CAD设计阶段，CAE力学性能分析，关键尺寸优化，CAM仿真加工，输出代码到数控机床加工等一整套流程，提高了真空挤出机机头的机械结构强度，解决法兰裂纹损伤的问题，并为机头的设计分析和制造提供了参考依据。     

机械零部件CAD/CAE集成系统研究

研究机械零/部件CAD/CAE集成中的关键技术,包括:参数化建模技术、CAD/CAE模型转换以及有限元模型建立等.通过对UG软件的二次开发实现了典型零件的参数化建模过程.分析了CAD模型中的细节识别、选择、提取,以及细节等过程,给出了模型减维抽象中的中位面提取方法.以UG和ANSYS软件分别作为CAD和CAE软件平台,并以Visual C++、UG/Open、APDL为工具,开发了机械零/部件设计及有限元分析的CAD/CAE集成系统,实现了机械零/部件参数化设计和有限元分析自动化.     

面向CAD/CAE集成的注塑模冷却系统特征识别

提出了一种基于图的冷却系统特征识别方法,并将该方法应用于注塑模CAD/CAE集成。针对注塑模冷却系统的结构特点,定义了一组推断规则。对注塑模三维CAD模型中包含冷却系统的模板建立面边图,利用推断规则识别出面边图中的冷却系统特征子图,进而对识别出的冷却回路数据进行提取和优化,并转换成CAE分析所需的格式。以此为基础,在UG平台上开发了注塑模冷却系统CAD/CAE集成模块,实现了冷却系统模型从CAD到CAE系统的自动重构,避免了不同系统之间的重复建模。     

基于虚拟样机技术的汽车驱动桥桥壳CAD/CAE系统的建立与研究

针对虚拟样机中CAD/CAE专用模块化问题,本文通过对Solidworks和MSC.Patran二次开发的研究,建立了汽车驱动桥桥壳CAD/CAE专用系统,实现汽车驱动桥桥壳CAD/CAE建模的参数化和CAE分析的专用模块化,并用实例验证了本系统的可行性。     

基于NX的全承载客车参数化有限元分析

以某客车厂的12 m全承载客车为研究对象,根据TBS理论建立车身骨架参数化模型,利用NX强大的CAD/CAE无缝集成功能,实现参数化有限元建模,并提出整体式空气弹簧悬架等效计算模型。根据有限元单元法完成典型工况下的强度分析、刚度分析,最后进行了车身骨架自由模态计算。结果表明,有限元模型精度较高,基本符合强度要求,存在优化空间。     

复杂产品虚拟样机学科模型的CAD/CAE一体化研究

为有效地解决复杂产品虚拟样机各学科CAD/CAE信息的交换与共享,提高产品开发质量和效率,提出基于STEP标准、元建模理论和MBD模型描述学科模型的方法。研究了学科模型的CAD/CAE信息联动过程及其变化规律对CAD/CAE一体化的影响,提出了基于历史和非基于历史的混合建模方法,并搭建了学科模型的CAD/CAE信息自动同步联动机制。以某汽车自动变速器行星齿轮机构、液力变矩器以及电控单元的CAD/CAE一体化建模为例,说明了元建模方法搭建基于STEP不同学科模型的CAD/CAE信息同步联动在复杂产品建模中的应用,验证了学科模型设计信息与仿真分析信息同步联动的正确性、有效性与实用性。     

电子设备仿真模型自动构建与验证

文中针对电子设备结构设计与性能仿真过程中存在的建模效率低、仿真模型的精度低、仿真知识的积累和重用不够等问题,研发了基于商业仿真软件的复杂电子设备仿真模型自动构建平台。该平台采用仿真特征识别与简化、印制电路板（Printed Circuit Board, PCB）模型自动构建和元器件库集成管理技术,实现CAD/CAE 仿真模型的自动构建。最后通过典型电子设备进行了动力学与散热分析应用验证。结果表明,该平台可以显著提高复杂电子设备仿真模型的建模效率、建模准确度和仿真精度。     

面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化

针对当前连续体结构优化所面临的有限元模型与CAD模型转换困难,产品设计意图和结构工艺在优化过程中难以保持等问题,研究了面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化方法。通过分析CAD几何表达和CAE网格划分特点,采用欧拉网格和扩展有限元法,建立面向结构优化的CAD/CAE模型融合机制;而后基于连续体物质导数,推导了CAD直接建模操作敏度,驱动CAD实体模型进行结构形状与拓扑优化。在此基础上,针对操作敏度量纲不一致问题,采用速度场均匀化方法,修正操作敏度,以提高优化收敛效率。通过三维CAD实体模型结构优化实例,验证了上述方法的可行性和求解效率。     

基于iSIGHT的多学科优化方法研究

多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD／CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向模型的多领域协同仿真技术及基于系统过程集成和命令文件解析的建模技术。应用多学科变量耦合优化算法有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出,用该方法有效地实现了装载机执行机构的轻量化设计。     

基于CATIA平台的汽车覆盖件翻边成形过程同步模拟

基于CATIA平台,开发了汽车覆盖件翻边成形模拟系统。系统将结构设计中模具结构行程图思想引入翻边成形模拟中,综合考虑了翻边方向、驱动角与翻边行程对实际工艺的影响,该系统可真实反映翻边运动关系,以及翻边镶块交刀对翻边成形过程的影响,并在求解计算前通过动画演示的方式进行运动仿真,对工具运动进行干涉检查。同时,系统将CAE模型作为CATIA的特征集成于CAD平台上,实现了CAD设计模型与CAE分析模型的同步更新,避免了平台转化过程中模型数据丢失与精度损失,缩短了CAE反复建模的时间,提高了设计效率。最后通过汽车后围外板的翻边实例分析,验证了系统的准确性和稳定性。     

冷挤压工艺规划的发展及原型系统研究

介绍冷挤压工艺规划的研究现状,分析其发展趋势,提出一基于特征的集成ＣＡＤ／ＣＡＰＰ＝ＣＡＥ和优化技术的冷挤压工艺规划原型系统,并对基于特征的产品模型建立、可行性分析、工艺规划和工艺评价及优化等关键技术进行分析。原型系统的建立为实现集成ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＥ和优化技术的冷挤压工艺规划系统奠定了基础。     

基于Pro/E的直齿圆柱齿轮的CAD/CAM/CAE一体化技术研究

主要研究了在Pro/E环境下直齿圆柱齿轮的CAD/CAM/CAE一体化技术.在CAD方面,分析了Pro/E实体建模的核心思想,并进行了齿轮的实体建模.在CAE方面,进行了齿轮的结构静力学分析.在CAM方面,对齿轮进行了数控加工仿真,并生成了NC代码.     

基于Pro/Engineer、Ansys的横车有限元分析

研究了某船尾门吊设备的关键部件--横车的结构设计和分析系统(CAD/CAE)集成,利用Pro/Engineer和Ansys软件分别作为设计系统和分析系统,采用IGES数据交换接口,对横车进行三维实体建模,得到了横车的位移、应变和应力分析结果,为横车的结构优化设计提供了可靠的分析数据.     

Feature-based non-manifold modeling system to integrate design and analysis of injection molding products

Current CAE systems used for both the simulation of the injection molding process and the structural analysis of plastic parts accept solid models as geometric input. However, abstract models composed of sheets and wireframes are still used by CAE systems to carry out more analyses more efficiently. Therefore, to obtain an adequate abstract model, designers often have to simplify and idealize a detailed model of a part to a specific level of detail and/or abstraction. For such a process, we developed a feature-based design system based on a non-manifold modeling kernel supporting feature-based multi-resolution and multi-abstraction modeling capabilities. In this system, the geometric models for the CAD and CAE systems are merged into a single master model in a non-manifold topological representation, and then, for a given level of detail and abstraction, a simplified solid or non-manifold model is extracted immediately for an analysis. For a design change, the design and analysis models are modified simultaneously. As a result, this feature-based design system is able to provide a more integrated environment for the design and analysis of plastic injection molding parts. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Tae Hee Lee Sang Hun Lee received his B.S., M.S., and Ph. D. degrees in Mechanical Design and Production Engineering from Seoul National University, Korea, in 1986, 1988, and 1993, respectively. Dr. Lee is currently a Professor at the School of Mechanical and Automotive Engineering at Kookmin University in Seoul, Korea. His research interests include CAD/ CAM, human-centered design and engineering, digital human modeling and simulation, computer-aided automotive design and manufacturing., and computer-aided tooling design.     

复杂型面板料件冲压仿真有限元建模技术研究

探讨了具有复杂型面的大型板料件冲压仿真有限元建模过程中的一些关键技术问题。针对此类零件具有几何形状复杂的特点 ,利用造型功能强大的三维造型软件对由扫描测量机测到的离散数据进行拟合和光顺处理 ,得到零件的精确曲面 CAD模型 ,然后通过标准数据转换接口 ,将 CAD模型转入仿真软件的前处理器中 ,再利用软件的曲面网格划分功能对其进行网格划分 ,最终建立起冲压仿真所需的有限元模型。以轿车门内板冲压仿真有限元模型建模为例 ,说明了复杂型面板料件冲压仿真有限元建模技术的实际应用。