基于模板的港口码头三维结构CAD/CAE集成技术

针对港口码头结构CAD几何模型生成CAE单元模型,工程荷载CAD模型创建CAE荷载模型,和CAE分析结果与CAD模型的关联关系等问题,利用模板的模型独立性、规则性和可执行性等特性,研究了基于模板的港口码头三维结构CAD/CAE集成技术,定义了截面草图、三维实体和构件等多种CAD建模模板,定义了机械草图和荷载等多种荷载建模模板,定义了CAE分析规则,实现了CAD几何模型自动生成CAE单元模型的功能,定义了荷载转换规则,实现了工程荷载CAD模型自动创建CAE荷载模型的功能,定义了整体模型模板,建立CAE分析结果与CAD模型的多对一关系,以此实现了港口码头三维结构CAD/CAE集成系统,大大提高了港口码头的设计效率,降低了设计人员的设计难度,减少了设计错误。     

CAD/CAE技术在叶轮结构设计中的应用

针对风机的关键部件叶轮,运用CAD/CAE技术建立了叶轮三维实体模型和有限元模型,计算了叶轮在旋转速度载荷下的变形和应力分布,验证了设计的合理性并为进一步优化叶轮结构提供了参考依据。CAD/CAE技术的联合应用,可以方便地修改结构设计参数,直观地得到各种力学分析结果,提高了设计效率。文中的方法对相关高速旋转机械结构设计提供了一种方便且有效的解决方案。     

CAD／CAE集成的三偏心蝶阀参数化设计

抽取影响蝶阀性能的几何参数,建立参数化模型,在Solidworks环境中利用VBA实现了蝶阀零件的参数化建模.将模型导入有限元分析环境,实现了CAD/CAE的集成.有限元计算表明,参数化模型可以实现不同参数几何模型的快速重构,为数字化设计和方案优化提供了可能.     

汽车制造业中的CAD/CAE/CAM集成应用

以研究院所和企业的合作事例为基础,将汽车车身覆盖件拉深模具CAE分析模型的几何信息到通用CAD/CAM平台的顺畅传递,以及应用CAM系统对模具进行数控加工建模与仿真的实现过程做实例,表明了在国内汽车设计制造企业中实现CAD/CAE/CAM集成应用的可行性和有效性.     

基于知识的汽车后桥CAx集成技术与应用研究

针对制造企业在应用CAx系统过程中如何集成各种信息资源和知识的问题,以汽车后桥产品设计开发为研究对象,提出了一种基于知识的协同CAx集成系统平台框架。采用基于本体论的知识建模方法,提出一种特征参数度量的相似实例检索方法,实现了知识的重用,着重叙述了基于实例推理技术、面向设计流程的知识驱动设计计算、基于特征参数的CAD建模方法、基于模型共享的CAE分析以及产品虚拟装配等关键技术,并开发了此系统平台,实现了基于知识的CAD／CAE集成,有效地支持了汽车后桥产品设计。     

汽车覆盖件设计全流程CAD/CAE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UGSNX平台开发了面向汽车覆盖件设计全流程的CAD/CAE集成系统FASTAMP-NX,该系统完全集成于NX环境,并基于特征造型技术建立了设计和分析相统一的关联参数化模型,避免了数据转换引起的精度损失和重复建模问题.系统求解器基于有限元逆算法和改进的动力显式算法,可应用于产品设计、工艺设计和虚拟试模的全流程,真正实现了"设计-分析-修改-优化"的闭式循环,极大地提高了汽车覆盖件产品和模具设计与分析的效率.     

涡轮分子泵叶片的结构设计与分析

涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械,在设计过程中对主轴、转子等关键件的设计作科学准确的计算、校核尤为重要。文章阐述了借助PRO/E、PRO/MECHANICA软件(试用版)对涡轮分子泵的涡轮叶片进行结构设计、有限元分析(应力分析及位移分析),大大提高了设计的准确率、增强了设计的可靠性及缩短了产品的研发周期。把CAD、CAE有效地应用于实际的产品结构设计中,将会对产品的研发起很大的作用。     

面向CAD/CAE一体化的船体结构有限元建模方法

船体结构有限元分析是船舶研制中的一项重要工作。其中,船体结构有限元网格的质量对分析结果有着重要影响。随着CAD/CAE一体化的发展,直接将CAD设计模型转换为CAE有限元分析模型已成为普遍做法,然而船体结构复杂,仍需耗费大量人工时间对生成的有限元分析模型进行网格调整与优化,这严重影响了设计效率和质量。针对这一问题,本文提出一种船体结构有限元建模方法,将主流网格处理软件与专项功能开发结合,实现网格自动优化,减少人工处理工作量。以某集装箱船的货舱舱段进行了验证。结果表明,本方法在确保网格质量满足要求的同时,能够减少设计人员工作量,提高网格处理效率。     

复杂工业产品多学科设计仿真优化平台（UniXDE）研究与应用

针对国内外已有的复杂工业产品多学科设计仿真优化框架与平台在多学科模型集成能力、计算能力、协同能力方面的不足,研究和开发国产自主的新一代复杂工业产品多学科设计仿真优化框架与平台UniXDE (unified exploration and design environment)。本平台基于微服务云架构技术构建整体框架,提供低代码仿真优化流程编排、组件化CAD/CAE参数化集成接口、丰富的多学科设计优化算法库、分布式高性能优化计算引擎、可视化计算监控和报告自动生成等功能。通过白车身轻量化、船型优化、飞行器起落架性能优化等工程应用,表明UniXDE可显著提升产品综合性能和设计成功率。     

“CAD／CAM／CAE课程综合训练”教学的实践与探讨

文章介绍了“CAD／CAM／CAE课程综合训练”教学中的体会，阐述了CAkD／CAM/CAE实践性教学中要以统一数字化产品模型为主线，让学生树立信息集成的思想，并对CAD／CAM/CAE教学提出了建议。     

某无人直升机机身框架动力学计算与试验研究

建立某无人直升机机身框架的动力学有限元模型,计算得到前六阶固有频率和振型,与模态试验结果相比较,误差小于3 %,验证了有限元模型的正确性,表明该有限元模型能准确地反映该无人直升机框架的结构动力学特性。有限元计算的机身框架固有频率值避开了旋翼、尾桨、发动机主通过频率值,满足动力学设计要求。这种有限元计算、试验验证以及模型修改相结合的动力学分析方法,能保证框架固有特性计算的精确,也为无人直升机其它结构的动力学建模提供借鉴。     

多工况电梯背包架结构有限元建模与分析

针对采用传统方法进行电梯背包架结构强度计算存在计算效率低、计算工况单一且精度差等问题,提出多工况背包架结构静态应力有限元分析策略,并基于ANSYS有限元分析环境对某背包架结构进行有限元建模与静态应力响应求解,验证了该结构设计的合理性和有效性。     

雪崩光电二极管高精度三维微调架结构设计与分析

通过利用计算机软件实体建模及有限元分析和测试实验的方法,为某卫星激光测距系统的雪崩光电二极管接收器设计了新型结构的高精度三维微调架.首先,使用UG软件进行三维实体建模;然后,利用有限元分析软件MSC.Patran对微调架模型进行静力分析和模态分析;最后,对微调架实物进行振动和精度测试实验.实验结果和有限元分析结果较为吻合,验证了有限元分析的可靠性.软件设计及分析和测试实验的结果表明微调架的设计满足预期的设计要求,能够实现对雪崩二极管的精密调整,使其正常工作.     

Finite element response sensitivity analysis using force‐based frame models

This paper presents a method to compute consistent response sensitivities of force‐based finite element models of structural frame systems to both material constitutive and discrete loading parameters. It has been shown that force‐based frame elements are superior to classical displacement‐based elements in the sense that they enable, at no significant additional costs, a drastic reduction in the number of elements required for a given level of accuracy in the computed response of the finite element model. This advantage of force‐based elements is of even more interest in structural reliability analysis, which requires accurate and efficient computation of structural response and structural response sensitivities. This paper focuses on material non‐linearities in the context of both static and dynamic response analysis. The formulation presented herein assumes the use of a general‐purpose non‐linear finite element analysis program based on the direct stiffness method. It is based on the general so‐called direct differentiation method (DDM) for computing response sensitivities. The complete analytical formulation is presented at the element level and details are provided about its implementation in a general‐purpose finite element analysis program. The new formulation and its implementation are validated through some application examples, in which analytical response sensitivities are compared with their counterparts obtained using forward finite difference (FFD) analysis. The force‐based finite element methodology augmented with the developed procedure for analytical response sensitivity computation offers a powerful general tool for structural response sensitivity analysis. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法

目的 将仿真技术作为武器装备工业造型设计中的重要手段,使国防武器装备在满足隐身性能和结构强度的要求下,提升装备工业造型的视觉气质.方法 首先依据隐身理论提出武器装备造型的隐身设计策略,然后利用隐身仿真技术与有限元仿真技术对武器装备工业造型方案进行隐身性分析、静力学分析、动力学分析以选出最优设计方案,并找到方案中的结构薄弱部位,最后通过结构优化方法对其薄弱部位进行造型优化设计.结论 以舰载雷达天线座为例验证了基于隐身分析与有限元分析的工业造型设计方法可应用在武器装备领域.     

APPLICATION OF AI TOOLS FOR RE-ANALYSIS WITHIN STRUCTURAL OPTIMIZATION

Structural optimization can be viewed as a logical and rational base for modern CAD/CAE applications. However, problems are encountered if major finite element systems are to be optimized for which numerous optimization variables have been specified. Particularly, the implicit nature of the governing finite element equations can result in prohibitive computational effort.

Confining to linear discrete systems, a Taylor series based approximation concept is presented which may be expanded to further finite element problems (eigenvalue problems, etc.). Specific emphasis is placed on the abstract derivation of a rulebase for symbolic differentiation of the finite element matrices with respect to named optimization variables. By means of such a rulebase, in association with an expert system shell, the explicit approximation of finite element relationships can effectively be computerized.     

Predicting laser weld reliability with stochastic reduced‐order models

Laser welds are prevalent in complex engineering systems and they frequently govern failure. The weld process often results in partial penetration of the base metals, leaving sharp crack‐like features with a high degree of variability in the geometry and material properties of the welded structure. Accurate finite element predictions of the structural reliability of components containing laser welds requires the analysis of a large number of finite element meshes with very fine spatial resolution, where each mesh has different geometry and/or material properties in the welded region to address variability. Traditional modeling approaches cannot be efficiently employed. To this end, a method is presented for constructing a surrogate model, based on stochastic reduced‐order models, and is proposed to represent the laser welds within the component. Here, the uncertainty in weld microstructure and geometry is captured by calibrating plasticity parameters to experimental observations of necking as, because of the ductility of the welds, necking – and thus peak load – plays the pivotal role in structural failure. The proposed method is exercised for a simplified verification problem and compared with the traditional Monte Carlo simulation with rather remarkable results. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.