面向高速列车轮对仿真设计的数据集成模型研究

针对复杂产品研发过程中由于设计模型与分析模型分离而使研发效率低的问题,提出一种整合几何特征信息和有限元仿真信息的数据集成模型实现CAD模型和CAE模型中数据的关联及交互;在此基础上,通过辨识CAD中具有工程语义的特征信息,实现可控的CAE模型简化、有限元网格划分和工况定义。以高速列车轮对为对象,基于此数据集成模型实现CATIA V5几何模型设计信息和ANSYS有限元模型信息的集成交互,验证了数据集成模型的正确性与实用性。     

基于异构网格耦合的产品多物理场有限元数据集成与可视化仿真

在产品虚拟样机多物理场的性能分析和仿真过程中,由于分析目的和分析工具各不相同,各种物理场的有限元网格模型和仿真结果数据都是异构的。如何将异构有限元网格模型的几何和物理信息进行耦合,集成到虚拟环境中进行网格图形显示与结果数据可视化仿真是亟待解决的问题。提出产品多物理场异构有限元网格的几何特征映射与仿真结果插值方法,分别提取各异构网格模型的拓扑信息,建立过渡网格模型,根据空间相对位置将各异构网格节点与过渡网格模型节点进行耦合映射,实现异构网格模型物理属性到几何特征的映射。开发基于异构网格耦合的机械产品虚拟样机多物理场可视化仿真系统。     

异构三维CAD模型制造特征重构技术研究

针对异构CAD/CAPP/CAM系统的特征集成,提出一种异构三维CAD模型制造特征重构过程:确定基本形状特征分类,在此基础上构造设计特征库和制造特征库;通过基于产品数据交换标准(STEP)的特征识别技术实现异构三维CAD模型设计特征提取,并采用基于参数化二维图素多态耦合的特征识别方法,提高特征识别系统的代码重用性;运用成组技术建立制造特征族后,通过特征映射实现制造特征重构。     

大型天线结构CAD/CAE集成建模技术研究

以大型天线结构为研究对象,提出并实现了一种CAD/CAE集成建模方法.首先在参数化零件的CAD模型上添加分析特征,然后基于带分析特征的参数化零件构建产品的CAD模型,再从CAD模型中提取分析特征并在CAE环境下重构其几何模型,最后应用基于分析特征的网格,自动划分技术快速建立天线整机的有限元网格模型.实例证明该方法可以显著提高复杂产品CAE建模的速度、准确性和一致性.     

复杂曲面注塑产品模型集成分析技术

基于Hele—Shaw流动模型，研究了具有复杂曲面特征的注塑产品模型集成分析的技术方法，给出了在建立曲面型产品CAD特征实体模型时，考虑产品在结构上的可分析性，并按照该产品CAD几何形状的厚度分布对CAE网格单元模型附加其厚度属性信息的技术构架和实施方法。通过对影响注塑产品型腔充模流动过程的重要参数——流动率与cAE网格单元模型关系的研究，用数值仿真方法对两型腔钟表前后壳体注塑产品进行了CAE分析，其结果接近试验过程，从而验证了模型集成方法的有效性和准确性。     

分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设计模式的研究

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程,本文提出了一种以产品的装配结构为核心,由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的,支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息,能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息,以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎｔ能够完成异构分布环境下协同设计过程中的逻辑推理、判断、分析计算等复杂工作     

集成化CAD/CAM的产品定义模型

CAD/CAM的集成化是当今生产自动化领域中,迫切需要解决的重要问题之一,实体模型由于其仅仅表达产品的几何形状难以作为CAD/CAM集成的基础,为了实现CAD/CAM的集成,本文研究了基于特征的产品定义模型。在特征体素构造法则的基础上,描述了产品的形状概念信息,特别是形状特征的形成方法;探讨了特征实体造型方法;讨论了精度信息和非形状信息的表达方法以及它们与形状概念信息之间的关系。     

特征识别方法及其问题

由于传统CAD系统只提供产品的几何信息,一些非几何信息难以表达,不能为下游活动准备足够多的信息,难以支持设计制造一体化过程.特征识别是将传统CAD系统的几何模型转换为面向应用的特征模型的重要方法.被认为是通往CAD/CAM信息集成的重要途径.本文系统研究各种特征识别方法的特点及其应用,指出特征识别方法的不足和进一步研究的若干问题.     

一种基于Txt和Excel中心数据库的CAD/CAE集成方法

对现有CAD/CAE集成技术进行了研究,分析和总结了CAD/CAE集成方法。针对目前CAD/CAE集成方法自动化程度不高、数据单向传递、设计效率低等问题,提出了一种基于Txt和Excel中心数据库的CAD/CAE集成方法。该方法使得数据可以双向传递,避免了几何模型在不同软件之间传递的原有数据丢失问题。尤其对定制产品在快速建模和校核一体化系统开发上,该方法为实现系统开发提供了可能。以某离合器零件从动片内环疲劳分析为例,验证了该方法的有效性和可行性,对其他机械零件性能优化系统的开发提供了指导意义。     

基于Internet的CAD/CAM信息集成环境的研究

网络化是制造技术的发展趋势，集成企业现有的CAD／CAM系统需要进行异构数据之间的共享与交换。分析了网络化CAD／CAM系统结构的设计要求，提出了其框架模型，详细描述了产品数据解析与转换模块的功能，给出了几何信息和非几何信息的提取方法，并以基于特征的面向对象的零件信息模型定义了统一的产品零件信息描述方式，为不同CAD／CAM系统间彼此交换产品数据提供了基础。     

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。     

利用STEP的设计意图信息交换

设计意图信息交换标准是异构CAD系统之间设计意图信息交换的基础.对ISO 10303(STEP)标准最近公布的关于基于特征的设计意图信息交换标准的内容、表达模式及实施的中间交换文件格式进行分析;对设计意图信息交换特点、交换映射模式,以及交换过程中涉及的主要关键技术进行探讨;通过基于AP203交换协议的中间物理交换文件,实现设计意图信息交换,最后给出一个基于设计意图交换标准的零件特征参数化模型数据交换实例.     

Research of design and analysis integrated information modeling framework for multibody mechanical system: with its application in the LHD design

Many complex mechanical products can be considered as multibody systems; 3D computer-aided design (CAD), multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, optimization, and other CAE tools, are often used to develop this kind of product. But design is difficult and challenging because of information inconsistence among different engineering domains, and isolated information model islands exist. Lots of research are attracted to design and analysis information integration, but attentions are mainly focused on integration of CAD–finite element analysis (FEA), supporting the bottom-up design principle, while multibody dynamics analysis for analyzing global performance of a mechanical system is rarely considered, which follows the top-down design principle. In this paper, a novel multilevel system representation modeling framework for supporting both bottom-up and top-down or mixed design methods is proposed. It can integrate the product design CAD models with multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, realizing a CAD–dynamic–FEA–fatigue analysis integration. It can also support data exchange and transfer in multidomain analyses. The framework is illustrated with a case study of a load haul dump (LHD) design using currently available software tools. Furthermore, a design case study of the working unit of the LHD is given to highlight the applicability of the modeling framework for multibody mechanical systems. It has been demonstrated that the framework can describe information exchanging and integration among CAD, FEA-based strength and fatigue analyses, and multibody dynamics analysis during a multibody mechanical product design process.     

CADEXCAP: Integration of 2D CAD models of turned components with CAPP

EXCAP is a knowledge-based process-planning system for turned components. This paper describes a software package called CADEXCAP, which has been developed to integrate EXCAP and CAD systems via IGES. CADEXCAP deciphers a full 2 D model of a turned component developed on a CAD system and then, via IGES, fully automatically generates a product model in the EXCAP model format. It is clever enough to extract not only the geometrical information but also the other required information, such as geometrical and dimensional tolerances, surface finish and manufacturing instructions.     

基于轻量化模型的CAD/CAPP系统集成技术研究

针对当前计算机辅助设计、计算机辅助工艺设计系统间三维模型信息的集成和共享问题,提出了一种基于轻量化三维模型的信息集成方法。建立了基于轻量化模型的工艺信息模型。提出了基于轻量化模型的制造特征提取方法,通过设计轻量化模型几何信息提取和判断相邻表面间邻接关系的算法,建立了轻量化模型的边界表示(B-rep)模型,然后将边界表示模型与预先定义的形状特征模板进行比较,从而识别出零件的制造特征。最后通过一个实例验证了制造特征提取方法的可行性和有效性。     

基于产品数据管理系统的设计制造信息集成

分析了基于产品数据管理的设计制造系统的信息集成模式,以统一产品信息模型为基础设计了基于PDM的CAD和CAPP系统的集成框架,并对实现该框架所涉及的关键技术与实现方法进行了深入研究。介绍了结合具体应用对通过商业软件Teamcenter实现CAD和CAPP之间的设计制造信息集成所进行的实践,为异构应用系统之间的信息集成提供了一种方法。     

基于特征的异构CAD模型转换技术研究

提出并实现了一种基于特征的异构CAD模型转换方法。该方法以特征操作为核心,从特征层和几何层访问CAD模型信息并实现其转换。与一般模型转换接口相比,该方法不仅使转换后的模型在几何形状上与原模型相同,而且保证了转换前后模型的特征树、尺寸及约束等信息的一致性。转换后的模型可以在目标系统下进行基于特征的修改和编辑。     

CAD/CAPP集成中的精度信息建模研究

精度信息是CAD／CAPP集成系统产品信息模型中不可缺少的重要组成部分,而精度信息的描述与建模是实现CAD／CAPP／CAM集成的瓶颈问题之一。本文在深入研究产品特征模型中精度信息及其表达的基础上,进一步提出将精度信息作为形状特征的附加属性,并通过引用几何链表将二者集成起来,形成一个能满足集成CAD／CAPP／CAM需要的产品信息模型。进而,详细探讨和实践了特征信息模型的处理方法,采用共享特征数值库存贮特征信息,并利用基于ObjectARX的数据库接口ASI（AutoCAD SQL Interface）技术的数据库的双向操作功能实现了CAD／CAPP各系统间的数据交换与共享,使CAD／CAPP在真正意义上的信息集成成为可能。