TW202203064A - 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統 - Google Patents

自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統 Download PDF

Info

Publication number
TW202203064A
TW202203064A TW109123145A TW109123145A TW202203064A TW 202203064 A TW202203064 A TW 202203064A TW 109123145 A TW109123145 A TW 109123145A TW 109123145 A TW109123145 A TW 109123145A TW 202203064 A TW202203064 A TW 202203064A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
file
cad
cae
design verification
cad model
Prior art date
Application number
TW109123145A
Other languages
English (en)
Inventor
陳申岳
Original Assignee
崴昊科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 崴昊科技有限公司 filed Critical 崴昊科技有限公司
Priority to TW109123145A priority Critical patent/TW202203064A/zh
Priority to US16/940,350 priority patent/US20220012378A1/en
Publication of TW202203064A publication Critical patent/TW202203064A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/12—Geometric CAD characterised by design entry means specially adapted for CAD, e.g. graphical user interfaces [GUI] specially adapted for CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/10—Constructive solid geometry [CSG] using solid primitives, e.g. cylinders, cubes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Stored Programmes (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

設計驗證系統包含CAD系統、CAE系統，和最佳化判斷系統。CAD系統讀入CAD模型檔和參數檔，依據參數檔來更新CAD模型檔，並將更新後CAD模型檔轉換成公用中性檔來輸出。CAE系統讀入公用中性檔，對公用中性檔執行一前處理運作和一求解運作，並寫出相對應分析結果。最佳化判斷系統依據分析結果來判斷優化迴圈是否收斂。

Description

自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統
本發明相關於一種自動最佳化設計驗證之方法及相關設計驗證系統，尤指一種以公用中性檔來聯結CAD系統和CAE系統之自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統。
電腦輔助設計(Computer Aided Design, CAD)是指運用電腦軟體製作並類比實物設計，展現新開發商品的外型、結構、彩色或質感等特色的過程。電腦輔助工程(Computer Aided Engineering, CAE)是一種用於模擬分析、驗證和改善設計的技術。在做數位設計時，常會以CAD技術進行設計，再以CAE技術進行設計驗證。舉例來說，針對CAD設計結果，CAE用電腦輔助求解複雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩定性、動力回應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計。
CAE驗證過程通常包含前處理(pre-processing)、求解(analysis solving)和後處理(post-processing)三大步驟。簡單來說，前處理就是將實體幾何定義的CAD模型切割轉換成離散化的網格以進行CAE分析。由於CAD和CAE各有其專長和關鍵技術，加上各廠商的商業考量，目前並無能完美結合CAD技術和CAE技術的軟體。在現有CAD技術結合CAE技術的數位設計/驗證過程中，針對前處理常見處理方法為直接在CAE系統中建立CAD模型和網格，或是直接在CAD系統中建立CAE網格再輸入至CAE系統。然而，除了CAD和CAE技術差異容易在修改時造成數據失真之外，無論是由CAD或CAE開發人員來撰寫網格生成軟體，很難同時精通產品特性和程式撰寫，因此常常讓CAE分析無法達到最佳效果。
另一種現有前處理處理方法是在CAD軟體及CAE軟體之間建立雙向聯結，如此在對CAD模型進行形狀或參數修改後，可直接輸入CAE系統來快速地進行設計變更驗證，而CAE系統不需要重作設定或重新讀入CAD模型。然而，上述雙向聯結必須在CAD及CAE程式互相進行核心層面的功能呼叫(function call)，或互相寫成對方的插件(plug-ins)。為了讓CAE軟體可以讀入CAD軟體的模型並且保持聯結，一般必須得到CAD軟體授權，取得讀取其特有格式(proprietary format)的函數或插件，且插件需要編譯(compile)後才能做實際結合，因此會增加實際應用時困難度和複雜度。
本發明提供一種自動最佳化設計驗證之方法，其包含一CAD系統將一更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔來輸出、一CAE系統讀入該公用中性檔、該CAE系統對該公用中性檔執行一前處理運作和一求解運作，並寫出相對應之一分析結果，以及依據該分析結果來判斷一優化迴圈是否收斂。
本發明另提供一種可自動最佳化之設計驗證系統，其包含一CAD系統，用來將一更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔來輸出；一CAE系統，用來讀入該公用中性檔，對該公用中性檔執行一前處理運作和一求解運作，並寫出相對應之一分析結果；以及一最佳化判斷系統，用來依據該分析結果來判斷一優化迴圈是否收斂。
第1圖為本發明實施例中一種可自動最佳化之設計驗證系統100的功能方塊圖。設計驗證系統100包含一CAD系統10、一CAE系統20、一CAD/CAE集成系統30，以及一最佳化判斷系統40。
在本發明之實施例中，CAD系統10可為一個可供自動設計、初稿和展示的圖形導向自動化系統，其包含一工作站12和一輸入設備14。工作站12可為具備圖形處理能力和顯示功能之高效率電腦裝置，其內安裝CAD軟體14和內存一特徵庫16。特徵庫16內存相關於特定產品之特徵參數、精度特徵或材料訊息等屬性資料。CAD軟體14可為一般性用途或者是特殊用途的軟體，例如建築、電機、機械、電路，或其它工程設計的軟體。CAD軟體14之功能包括交談式繪圖、工程計算分析及一些基礎屬性處理的能力，例如設計組件重用、簡易的設計修改和版本控制功能、設計標準組件的自動產生、檢驗設計是否滿足要求和實際規則，以及無需建立物理原型的設計類比等。輸入設備18包含鍵盤、滑鼠、掃瞄機或數字化儀(digitizer)等裝置，能讓使用者將設計草圖轉換成電子檔以讀入CAD軟體14，並進行修改或編輯。然而，CAD系統10之實作方式並不限定本發明之範疇。
在本發明之實施例中，CAE系統20可為一集中式系統或一工作站網路系統，其透過一模型介面22來接收CAD系統10提供的資料，再執行CAE軟體24以進行驗證。CAE軟體24之基本功能結構包含知識庫、前處理模組、有限元分析(finite element analysis, FEA)模組，以及後處理模組。知識庫內存計算分析方面的專業知識，其包括有限元素法、有限體積法或微分方程的理論、演算法和相關規範標準等。前處理模組用來給實體建模與參數化建模、構件的布耳運算(Boolean algebra)、單元自動切割、節點自動編號與節點參數自動生成、以公式參數化直接導入載荷與材料參數、節點載荷自動生成，以及模型資訊自動生成等。有限元分析模組包含多個有限元分析子系統，可依據知識庫內存之相關演算法和解法庫來將結構離散化，以使用有限個容易分析的單元來表示複雜的物件，單元之間通過有限個節點相互連接，然後再根據變形協調條件綜合求解。舉例來說，CAE軟體24可將大型通用題的物理、力學和數學特徵分解成若干個子問題，分別由有限元分析模組中的線性靜力分析子系統、動力分析子系統、振動模態分析子系統，和熱分析子系統等來進行分析。後處理模組的功能包含有限元分析結果的資料平滑、各種物理量的加工與顯示、針對工程或產品設計要求的資料核對與工程規範校核，以及設計優化與模型修改等。然而，CAE系統20之實作方式並不限定本發明之範疇。
第2圖為本發明實施例中一種自動最佳化設計驗證方法之流程圖，其包含下列步驟：
步驟210：     CAD/CAE集成系統30提供參數檔。
步驟220：     CAD/CAE集成系統30分別產生驅動CAD系統10和CAE系統20的手稿語言(scripting language)以分別啟動CAD軟體14和CAE軟體24。
步驟230：     CAD系統10讀入CAD模型檔和參數檔，並依據參數檔來更新CAD模型檔。
步驟240：     CAD系統10將更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔(neutral file)來輸出。
步驟250：     CAE系統20讀入公用中性檔。
步驟260：     CAE軟體24依據公用中性檔來執行前處理運作。
步驟270：     CAE軟體24進行求解運作並寫出分析結果。
步驟280：     最佳化判斷系統40依據分析結果判斷優化迴圈是否收斂？若是，執行步驟290；若否，執行步驟210。
步驟290：     結束。
在步驟210中，CAD/CAE集成系統30可針對每次設計變更提供相對應CAD模型檔之參數檔，使用者可透過修改參數檔來達成所有針對幾何模型的修補或修改。
在步驟220中，CAD/CAE集成系統30會分別產生驅動CAD系統10的手稿語言和驅動CAE系統20的手稿語言。手稿語言可將CAD軟體14和CAE軟體24中的例行管理工作編寫於一個文字檔，可在CAD系統10和CAE系統20提供之用戶層面可程式介面上執行以啟動CAD軟體14和CAE軟體24，而不需要使用需要「編寫、編譯、連結、執行(edit-compile-link-run)」過程的應用程式介面(Application Programming Interface, API)，因此可以高效率地執行。
在被步驟220中所產生之驅動CAD系統10的手稿語言啟動後，CAD系統10會接著在步驟230中讀入CAD/CAE集成系統30提供之參數檔，以及透過輸入設備18或內部儲存裝置讀入相關設計草圖之CAD模型檔，進而依據參數檔來更新CAD模型檔。因此，所有針對幾何模型的修補或修改都會在CAD系統10內進行。
在步驟240中，CAD系統10會將更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔來輸出。在本發明實施例中，公用中性檔可包含STEP檔、STL檔、DXT檔，或DWG檔等，其不需要透過API即可連結CAD系統10和CAE系統20。然而，上述公用中性檔的種類並不限定本發明之範疇。
在被步驟220中所產生之驅動CAE系統20的手稿語言啟動後，CAE系統20之前處理模組會在步驟250中讀入CAD系統10所提供相關更新後CAD模型之公用中性檔。
在步驟260中，   CAE系統20之前處理模組會對公用中性檔進行上述前處理運作，以在固定幾何識別上定義物理條件並建立網格，也就是定義符合CAE架構之拓撲標識和幾何元素之網格。
在步驟270中，CAE系統20之有限元分析模組可依據知識庫內存資料來對在步驟260中建立的網格進行求解運作，再由後處理模組寫出分析結果。
在步驟280中，最佳化判斷系統40會依據CAE系統20之分析結果來判斷優化迴圈是否收斂。若優化迴圈已經收斂，設計驗證系統100會執行步驟290以停止分析。若優化迴圈尚未收斂，設計驗證系統100會再次執行步驟210以提供相關再次修補或修改後幾何模型的參數檔。
綜上所述，本發明之設計驗證系統100使用手稿語言來啟動CAD軟體和CAE軟體，並透過公用中性檔來聯結CAD系統10和CAE系統20，上述聯結方式不需要透過API，也不需要CAD軟體及CAE軟體互相進行需授權的核心層面功能呼叫，或互寫成需要編譯的插件。因此，本發明之設計驗證系統可提供自動最佳化的功能，降低實際應用時困難度和複雜度。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:CAD系統 12:工作站 14:CAD軟體 16:特徵庫 18:輸入設備 20:CAE系統 22:模型介面 24:CAE軟體 30:CAD/CAE集成系統 40:最佳化判斷系統 100:設計驗證系統 210~290:步驟
第1圖為本發明實施例中一種可自動最佳化之設計驗證系統的功能方塊圖。 第2圖為本發明實施例中一種自動最佳化設計驗證方法之流程圖。
210~290:步驟

Claims (10)

  1. 一種自動最佳化設計驗證之方法，其包含： 一電腦輔助設計(Computer Aided Design, CAD)系統將一更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔來輸出； 一電腦輔助工程(Computer Aided Engineering, CAE)系統讀入該公用中性檔； 該CAE系統對該公用中性檔執行一前處理運作和一求解運作，並寫出相對應之一分析結果；以及 依據該分析結果來判斷一優化迴圈是否收斂。
  2. 如請求項1所述之方法，其另包含： 產生驅動該CAD系統之一第一手稿語言以啟動該CAD系統內安裝之一CAD軟體；以及 產生驅動該CAE系統之一第二手稿語言以啟動該CAE系統內安裝之一CAE軟體。
  3. 如請求項1所述之方法，其另包含： 提供一參數檔，其中該參數檔包含針對一CAD模型檔所作變更之資訊；以及 該CAD系統讀入該CAD模型檔和該參數檔，並依據該參數檔來更新該CAD模型檔以提供該更新後CAD模型檔。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該公用中性檔為一STEP檔、一STL檔、一DXT檔，或一DWG檔。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該CAE系統對該公用中性檔執行該前處理運作包含： 在一固定幾何識別上定義物理條件並建立符合一CAE架構下拓撲標識和幾何元素之一網格。
  6. 一種可自動最佳化之設計驗證系統，其包含： 一CAD系統，用來將一更新後CAD模型檔轉換成一公用中性檔來輸出； 一CAE系統，用來： 讀入該公用中性檔；以及 對該公用中性檔執行一前處理運作和一求解運作，並寫出相對應之一分析結果；以及 一最佳化判斷系統，用來依據該分析結果來判斷一優化迴圈是否收斂。
  7. 如請求項6所述之設計驗證系統，其另包含一CAD/CAE集成系統，用來： 產生驅動該CAD系統之一第一手稿語言以啟動該CAD系統內安裝之一CAD軟體；以及 產生驅動該CAE系統之一第二手稿語言以啟動該CAE系統內安裝之一CAE軟體。
  8. 如請求項7所述之設計驗證系統，其中： 該CAD系統包含一輸入設備，用來讀入一CAD模型檔；以及 該CAD/CAE集成系統另用來提供一參數檔，而該參數檔包含針對該CAD模型檔所作變更之資訊；且 該CAD系統另用來讀入該CAD模型檔和該參數檔，並依據該參數檔來更新該CAD模型檔以提供該更新後CAD模型檔。
  9. 如請求項6所述之設計驗證系統，其中該公用中性檔為一STEP檔、一STL檔、一DXT檔，或一DWG檔。
  10. 如請求項6所述之設計驗證系統，其中該CAE系統另用來在一固定幾何識別上定義物理條件並建立符合一CAE架構下拓撲標識和幾何元素之一網格，進而對該公用中性檔執行該前處理運作。
TW109123145A 2020-07-09 2020-07-09 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統 TW202203064A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109123145A TW202203064A (zh) 2020-07-09 2020-07-09 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統
US16/940,350 US20220012378A1 (en) 2020-07-09 2020-07-27 Method of performing design verification with automatic optimization and related design verification system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109123145A TW202203064A (zh) 2020-07-09 2020-07-09 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202203064A true TW202203064A (zh) 2022-01-16

Family

ID=79172745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109123145A TW202203064A (zh) 2020-07-09 2020-07-09 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220012378A1 (zh)
TW (1) TW202203064A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11734477B2 (en) * 2018-03-08 2023-08-22 Concurrent Technologies Corporation Location-based VR topological extrusion apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20220012378A1 (en) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3027009B2 (ja) 設計取り込みシステム
JP3962109B2 (ja) ソフトウェアモデリングシステムにおけるデータ依存関係を表示する方法
US8046735B1 (en) Transforming graphical objects in a graphical modeling environment
CN111324965A (zh) 一种基于云的通用参数化模型解析方法及设计系统
US20100121806A1 (en) Method and System of Knowledge Component Based Engineering Design
US9047165B1 (en) Multiversion model versioning system and method
Sandberg et al. A knowledge-based master model approach exemplified with jet engine structural design
Nigischer et al. Multi-domain simulation utilizing SysML: state of the art and future perspectives
CN110781625A (zh) 一种基于abaqus软件的参数化建模仿真分析方法
CN110221815B (zh) 一种基于本体的控制软件模型的自动生成方法
CN114840196B (zh) Modelica语言模型处理方法、设备和存储介质
CN112579679B (zh) 设计异构数据模型映射策略和自动转换方法及装置
US7013468B2 (en) Method and apparatus for design and manufacturing application associative interoperability
JP4140917B2 (ja) 検証作業支援システム及びその方法
TW202203064A (zh) 自動最佳化設計驗證方法及相關設計驗證系統
Tierney et al. Using mesh-geometry relationships to transfer analysis models between CAE tools
Katsigarakis et al. A cloud IFC-based BIM platform for building energy performance simulation
JP2011515755A (ja) 予約されたコンポーネントコンテナ基盤ソフトウェアの開発方法及び装置
Fan et al. Multidomain model integration for online collaborative system design and detailed design of complex mechatronic systems
CN115115787A (zh) 一种基于DirectVR的二维图纸转3D模型方法
Heikkinen Transparency of design automation systems using visual programming–within the mechanical manufacturing industry
Sun et al. Data exchange system for an integrated building design system
Sehmi et al. Automated post-processing for sheet metal component manufacturing
Maruna et al. The business process transformation framework implementation through metamodel extension
Lagloire et al. Single platform integration environment for turbine rotor design and analysis