CN103425844A - 基于数据流通信平台的cad/cae系统及集成方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法，有：用于进行参数化零部件设计和参数化装配设计、分析参数设定和参数修改及更新的CAD系统；用于提取CAD系统中的数据流信息，并将所述的数据流信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新的数据流通信平台；根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型，然后进行有限元分析前处理操作，并进行CAE数据自动更新的CAE系统。本发明能够有效解决CAD系统与CAE系统之间通信困难的问题，并为使用CAD/CAE系统的设计人员提供一个通信平台。
Description
技术领域
本发明涉及一种CAD、CAE系统的应用。特别是涉及一种基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法。
背景技术
计算机辅助设计，即CAD(Computer Aided Design)和计算机辅助工程，即CAE(ComputerAided Engineering)技术随着在产品设计中的广泛应用得到了不断地发展和完善，市场上也涌现了大量的系统软件，如商用CAD软件SolidWorks、Pro/E、UG，商用CAE软件SAMCEF、ANSYS、Nastran等。在CAD软件中可以快速实现产品的三维实体参数化建模设计，在CAE软件中可以快速完成产品性能的仿真分析和性能预估，以提高产品设计的可靠性。
但CAD、CAE系统的应用却也有一些不尽人意的地方。在大多数情况下，产品设计遵循设计—分析—再设计—再分析的循环流程，即在CAD系统中完成产品三维结构设计，再将产品模型导入到CAE系统中分析，如果分析结果符合要求，则完成设计，否则需对产品模型进行重新设计和分析。在CAD模型导入CAE系统后需要大量繁琐耗时的前处理，如三维模型的简化与修补，降维处理，材料、载荷、边界约束属性的定义，网格划分等，如果分析结果不符合要求，这一过程还将重复。目前CAD与CAE之间的通信只是基于几何模型层面的，而大量的信息处理仍然离不开大量繁琐的人工处理过程。如果能在CAD与CAE系统之间实现信息的自动传输，则可以大大降低设计者的工作强度，使其将更多的时间和精力用于产品创新设计。CAD/CAE集成的目的是提供一种能够实现CAD系统与CAE系统之间信息数据自动传输的平台和接口，从而避免不必要的重复劳动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效解决CAD系统与CAE系统之间通信困难问题的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统集成方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，包括：
CAD系统，用于进行参数化零部件设计和参数化装配设计、分析参数设定和参数修改及更新，其中，所述的进行参数化零部件设计和参数化装配设计，是指设计人员在CAD系统中完成三维模型的参数化设计；
数据流通信平台，用于提取CAD系统中的数据流信息，并将所述的数据流信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新，包括三维几何模型信息、几何尺寸参数信息和分析特征参数信息；
CAE系统，根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型，然后进行有限元分析前处理操作，并进行CAE数据自动更新。
所述的分析参数设定和参数修改及更新，是指在进行CAE分析时所需要添加的特征参数，包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数。
所述的三维几何模型信息，是用于将设计人员在CAD系统完成的三维几何模型，其中一部分不需要修改的零部件通过标准格式导入到CAE系统，另一部分关键零部件，即需要修改的部件通过几何模型映射自动在CAE中完成建模。
所述的几何尺寸参数信息，用于将从CAD系统提取的修改信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新，其中，所述的几何尺寸参数信息包括：零部件的尺度参数、零部件的结构参数、零部件的位姿参数和零部件的装配尺度参数。
所述的分析特征参数信息是指在CAE分析时所使用的数据信息，包括：材料属性值、刚度参数值、阻尼参数值和载荷参数。
所述的有限元分析前处理操作，包括：设置分析类型、单元属性、材料属性、边界条件、负载、网格划分。
一种基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法，包括如下步骤：
1）设计人员进入CAD系统完成三维模型的参数化设计，并同时为后续的CAE分析添加分析特征参数；
2）运行数据流通信平台中的工具软件提取CAD系统中数据流信息，然后将所述数据流信息保存为CAE系统可以识别的中间文件；
3）CAE系统数读取从据流通信平台中的工具软件所提取的数据流信息，并生成CAE参数化模型；
4）在CAE系统中设置求解参数，然后进行求解操作；
5）在求解完成后进行结果分析看是否满足设计要求，然后人机交互判断是否还需要返回到CAD系统重新调整参数再进行CAE分析，如果选择是，则返回到步骤1），进行模型调整和分析特征参数的修改，然后继续运行该程序；如果选择否，则结束分析。
步骤1）所述的分析特征参数包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数。
步骤2）所述的数据流信息包括三维几何模型信息、几何参数信息和分析特征参数信息。
步骤3）所述的并生成CAE参数化模型，是根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型。
本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法，能够有效解决CAD系统与CAE系统之间通信困难的问题，并为使用CAD/CAE系统的设计人员提供一个通信平台。具体优点如下：
1、能够实现CAD系统向CAE系统信息数据流的自动传输与处理；
2、能够快速完成机械设备全工作空间的状态的CAE分析；
3、能够实现设计到分析再到设计的集成化；
4、能够大大提高设计效率，缩短研发周期。
附图说明
图1是本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统结构框图；
图2是本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法流程图；
图3是本发明基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法应用实例图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法做出详细说明。
如图1所示，本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，用于解决CAD/CAE系统集成设计中数据通信问题，具体包括：CAD系统1，用于进行参数化零部件设计和参数化装配设计、分析参数设定和参数修改及更新；数据流通信平台2，用于提取CAD系统中的数据流信息，并将所述的数据流信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新；CAE系统3，根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型，然后进行有限元分析前处理操作，并进行CAE数据自动更新。其中：
1、在CAD系统1中：
所述的进行参数化零部件设计和参数化装配设计，是指设计人员在CAD系统中完成三维模型的参数化设计；所述的分析参数设定和参数修改及更新，是指在进行CAE分析时所需要添加的特征参数，包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数等。
2、在数据流通信平台2中：
包括的三维几何模型信息21、几何尺寸参数信息22和分析特征参数信息23，其中：
所述的三维几何模型信息，是用于将设计人员在CAD系统完成的三维几何模型，其中一部分不需要修改的（即对工程分析影响不大的）零部件通过标准格式导入到CAE系统，另一部分关键零部件（即需要修改的部件）通过几何模型映射自动在CAE中完成建模。
所述的几何尺寸参数信息，用于将从CAD系统提取的修改信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新，其中，所述的几何尺寸参数信息包括：零部件的尺度参数、零部件的结构参数、零部件的位姿参数和零部件的装配尺度参数；所述零部件尺度参数是指零部件长度方向参数，所述零部件结构参数是指零部件截面参数，所述零部件位姿参数是指零部件在CAD系统装配坐标系下的位姿矩阵，所述零部件装配尺度参数是指零部件在定义装配关系时所产生的尺寸。
所述的分析特征参数信息是指在CAE分析时所使用的数据信息，包括：材料属性值、刚度参数值、阻尼参数值和载荷参数等。
3、在CAE系统3中：
所述的有限元分析前处理操作，包括：设置分析类型、单元属性、材料属性、边界条件、负载、网格划分等。所述的CAE数据自动更新，是指当CAD系统1中数据流信息更改后，数据流通信平台2通过中间层接口自动提取更新后的数据流信息，并传送给CAE系统3，使CAE系统3自动更新CAE模型。
如图2所示，本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的集成方法，包括如下步骤：
1）设计人员进入CAD系统完成三维模型的参数化设计（S1），并同时为后续的CAE分析添加分析特征参数（S2），所述的分析特征参数包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数等；
2）运行数据流通信平台中的工具软件提取CAD系统中数据流信息，然后将所述数据流信息保存为CAE系统可以识别的中间文件（S3）；
3）CAE系统数读取从据流通信平台中的工具软件所提取的数据流信息，并生成CAE参数化模型（S4），所述的数据流信息包括三维几何模型信息、几何参数信息和分析特征参数信息，所述的并生成CAE参数化模型，是根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型；
4）在CAE系统中设置求解参数，然后进行求解操作（S5）；
5）在求解完成后进行结果分析看是否满足设计要求（S6），然后人机交互判断是否还需要返回到CAD系统重新调整参数再进行CAE分析（S7），如果选择是，则返回到步骤1），即会返回到CAD系统中进行模型调整和分析特征参数的修改，然后继续运行该程序；如果选择否，则结束分析。
图3是本发明的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统及集成方法的一实例图，利用本发明的CAD/CAE系统集成方法结合商业软件CAD、CAE系统进行了具体的实例实施。本实例采用的商用CAD系统软件是达索公司的SolidWorks，商用CAE系统软件是LMS公司的SAMCEF。图中的4是CAD系统中提取的数据，5是CAE系统可识别的数据。
该实施实例的具体过程为：从CAD系统（SolidWorks）主要功能是完成三维参数化建模，并设定分析参数；在数据流通信平台中运用SolidWorks API进行二次开发提取三维几何模型信息、几何尺寸参数信息、分析特征参数信息，并将提取出的信息输出为一种数据流文件；并运用SAMCEF API进行二次开发，将从CAD系统中提取的数据流文件转换为CAE系统可以识别的数据文件，并加载到CAE系统中；CAE系统更新参数，CAE前处理过程自动完成。
Claims (10)
1.一种基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，包括：
CAD系统（1），用于进行参数化零部件设计和参数化装配设计、分析参数设定和参数修改及更新，其中，所述的进行参数化零部件设计和参数化装配设计，是指设计人员在CAD系统中完成三维模型的参数化设计；
数据流通信平台（2），用于提取CAD系统中的数据流信息，并将所述的数据流信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新，包括三维几何模型信息（21）、几何尺寸参数信息（22）和分析特征参数信息（23）；
CAE系统（3），根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型，然后进行有限元分析前处理操作，并进行CAE数据自动更新。
2.根据权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，所述的分析参数设定和参数修改及更新，是指在进行CAE分析时所需要添加的特征参数，包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数。
3.根据权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，所述的三维几何模型信息，是用于将设计人员在CAD系统完成的三维几何模型，其中一部分不需要修改的零部件通过标准格式导入到CAE系统，另一部分关键零部件，即需要修改的部件通过几何模型映射自动在CAE中完成建模。
4.根据权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，所述的几何尺寸参数信息，用于将从CAD系统提取的修改信息传送给CAE系统，并驱动CAE系统更新，其中，所述的几何尺寸参数信息包括：零部件的尺度参数、零部件的结构参数、零部件的位姿参数和零部件的装配尺度参数。
5.根据权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，所述的分析特征参数信息是指在CAE分析时所使用的数据信息，包括：材料属性值、刚度参数值、阻尼参数值和载荷参数。
6.根据权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统，其特征在于，所述的有限元分析前处理操作，包括：设置分析类型、单元属性、材料属性、边界条件、负载、网格划分。
7.一种权利要求1所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）设计人员进入CAD系统完成三维模型的参数化设计（S1），并同时为后续的CAE分析添加分析特征参数（S2）；
2）运行数据流通信平台中的工具软件提取CAD系统中数据流信息，然后将所述数据流信息保存为CAE系统可以识别的中间文件（S3）；
3）CAE系统数读取从据流通信平台中的工具软件所提取的数据流信息，并生成CAE参数化模型（S4）；
4）在CAE系统中设置求解参数，然后进行求解操作（S5）；
5）在求解完成后进行结果分析看是否满足设计要求（S6），然后人机交互判断是否还需要返回到CAD系统重新调整参数再进行CAE分析（S7），如果选择是，则返回到步骤1），进行模型调整和分析特征参数的修改，然后继续运行该程序；如果选择否，则结束分析。
8.根据权利要求7所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法，其特征在于，步骤1）所述的分析特征参数包括材料参数、刚度参数、阻尼参数、负载参数。
9.根据权利要求7所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法，其特征在于，步骤2）所述的数据流信息包括三维几何模型信息、几何参数信息和分析特征参数信息。
10.根据权利要求7所述的基于数据流通信平台的CAD/CAE系统的运行方法，其特征在于，步骤3）所述的并生成CAE参数化模型，是根据CAD系统产生的几何模型数据，在CAE系统中自动创建适合工程分析的几何模型。
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