基于CAD-CAE集成技术的高速并联机器人弹性动力学性能分析

文中以一类由外转动副驱动、含平行四边形支链的2,3和4自由度高速并联机器人为研究对象,提出一种基于CAD-CAE集成技术的有限元快速建模与更新方法。其要点为:针对工作空间中某一参考位形,首先,通过IGES/STEP等标准接口,将各结构件SolidWorks实体模型导入CAE软件SAMCEF,并通过自动提取各结构件实体模型连体坐标系相对于机架参考坐标系的位姿特征信息,建立SAMCEF环境下的几何模型;然后,通过将有限元分析特征信息自动编译为参数化脚本(Bacon)文件,建立整个机器人的参数化有限元模型。该方法特色在于:当机器人位形变化时,仅需更新CAD模型提供的位姿与有限元分析信息,便可自动生成新位形下的机器人有限元模型,进而显著提高面向全域弹性动力学性能分析需求的有限元建模效率。

铁道车辆 CAD-CAE 集成系统研制探讨

探讨了铁道车辆ＣＡＤＣＡＥ系统的特点与集成化的策略，以及车辆工程专业应用软件的开发内容及其规范化。讨论了由车辆工程数据库、图形系统和设计分析系统所组成的系统基本模块的设计。

螺栓CAD-CAE模型转换自动化技术研究

基于商业有限元软件,应用python语言开发了一套螺栓CAD-CAE模型快速转换的自动化工具。通过此程序可快速获取螺栓的关键几何信息,识别螺栓螺母类别,自动创建螺栓CAE模型。此外程序可自动识别螺栓、螺母的配对信息,为CAE模型的装配自动化提供了有效解决方案。相比传统人工建模方法,通过自动化工具只需几分钟即可完成整车螺栓CAE模型的搭建,显著提升了建模效率,有效缩短汽车CAE建模周期。

CAD-CAE及3D打印在《塑料制品设计》课程教学中的应用探索

在工科学生培养过程中引入先进的CIDO工程教育模式,对培养学生的实践能力和创新能力具有重要的作用和意义。本文在分析《塑料制品设计》课程教学特点的基础上,将工程实践中广泛应用的CAE/CAE技术引入课程教学,并进行了有益的探索,不仅对提高该课程教学效果有重要意义,同时可以促使学生学习和应用CAD/CAE软件。在此基础上,将制造业领域迅速发展的3D打印技术应用到课程教学,有助于学生了解先进技术,激发学生的学习兴趣并提高学生的创新能力。

双层插值边界面法研究进展

CAD/CAE一体化以及CAE分析的自动化是CAE软件发展的必然趋势,一直以来也是众多软件开发商以及算法研究人员不断追寻的目标.尽管国际市场已经在该领域投入相当多的人力以及物力成本,却未能在关键技术方面给出彻底的解决方案.实现CAD/CAE一体化以及CAE分析自动化的关键在于完整实体分析与网格的全自动划分.以往,基于连续网格(结构化网格和非结构化网格)的数值算法,要做到网格的全自动划分,至少要求CAD模型“干净”,这往往需要对CAD模型进行几何修复,而几何修复又是一个甚至比网格划分更困难且更难以自动化的课题.而双层插值边界面法以及非连续网格的出现,使得CAD/CAE一体化以及CAE分析的自动化成为可能.非连续网格能够有效地实现自动化的CAE分析;双层插值边界面法为非连续网格的应用以及CAD/CAE一体化的实现提供了理论支持.对于边界积分方程中的奇异以及近奇异积分,提出了球面细分法来提升数值积分的准确性以及稳定性.几何映射交叉近似算法和几何交叉近似算法,能够有效地降低稠密矩阵的存储量近似远场矩阵,满足大规模计算需要.基于以上理论的“5aCAE仿真软件”能够直接在原CAD模型上,采用非连续网格进行CAE分析,无需进行几何模型的简化与修复等工作,而现存的商业软件很难做到这一点.文章全面综述了双层插值边界面法的发展历程,系统地介绍了“5aCAE仿真软件”的技术亮点,为解决我国在CAE领域的“卡脖子”问题提供了技术支持.

基于CAD/CAE的异形凸模冲头工装设计与优化研究

异形凸模冲头是汽车锁头连接件模具的重要配件,其材料为冷作模具钢DC53,对汽车锁孔冲压有重要作用。传统加工中,加工质量无法保证,生产效率低。设计了专用工装,结合CAD/CAE软件,优化并改进工装结构设计。实际加工对比表明,该工装的设计与优化方案合理,改进工装后,凸模冲头零件生产效率和加工质量均显著提高。该研究对同类异型模具工装设计也具有参考价值。

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。

基于CATIA的钢结构CAD与CAE一体化实现方法

为了应对钢结构在实现计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程(CAE)一体化时的特殊性所带来的挑战,分析和归纳CAD与CAE一体化中数据转换,与几何理想化等关键问题,在此基础上,提出一种基于CATIA V6软件实现钢结构CAD与CAE一体化的方法,并通过一个绑扎桥钢结构的设计案例验证了该方法的有效性。通过所提方法分别实现了CAE几何理想化的自动切换与整合载荷数据至CAD模型的技术目标,从而避免了基于传统方法所带来的数据分离问题,减少了人工介入的低效工作。

基于全参模型驱动的某皮卡车架性能带宽研究

为实现车型平台化性能开发设计,在概念设计阶段需开展细致的性能带宽研究。基于某皮卡平台车架架构尺寸平台化衍生策略,选定高关注的7项(前悬、轴距、后悬、车高、车宽、前开挡、后开挡)架构尺寸参数开展研究,利用MeshWorks工具建立了车架架构尺寸全参数化模型。通过参数驱动架构尺寸变形和DOE实验设计方法,在给定的设计领域内开展数值仿真寻优,探索了车架架构尺寸-性能-质量三者之间内在联系,建立了概念阶段开展线性工况下架构尺寸与性能规律探寻、性能-质量目标带宽精益化研究等工程技术方法,为项目概念及工程设计阶段开展多学科联合仿真优化的实现及基于有限元基型车模型快速衍生新的架构方案提供了方法。

基于BIM的CAD/CAE一体化分析技术在水利水电工程中的应用

在设计企业数字化转型的背景下,为提高水利水电工程数字化设计过程中结构分析水平,提高数据利用效率,本文研究了一个CAD/CAE一体化分析插件。插件基于MicroStation和Ansys软件平台研发,能够将BIM设计模型中的几何数据及材料数据导入至CAE软件中用于前处理工作,扩大了对复杂结构进行CAD/CAE一体化的适用范围;将Ansys软件中的计算结果数据转换至MicroStation平台中用于后处理工作,独立于CAE软件的后处理模块,有利于数据的流转和存储。插件在某面板堆石坝的结构分析过程中得到了良好应用,提高了数据利用水平。相关技术可用于其他水利水电工程结构分析模块中。

基于CAD/CAM/CAE技术的《注塑模具设计与制造》课程改革探索

为适应现代模具企业对人才需求,针对现有的课程教学存在的问题,从教学模式、教学内容、教学过程组织对注射模设计与制造课程开展了教学改革探索,采用工厂制造模具的模式,将CAD/CAM/CAE技术贯穿在整个教学中,进行模具专业知识的传授,提高学生的应用能力,希望对同类课程的教学改革研究可起到借鉴和示范作用。

基于CAD/CAE技术的复杂面板注塑模具设计研究

我国机械及电子工业产品的开发设计,离不开模具技术对三维实体模型结构的建设,而计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)、计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)等软件技术,在现代模具设计中发挥着越来越重要的作用。围绕复杂面板注塑模具设计与制造的执行流程,针对模具成型存在的周期不确定、制件翘曲变形、冷却质量偏差等问题,利用CAD/CAE软件技术,开展模具三维结构、注塑工艺等的设计与优化,建构起复杂塑件的浇注系统、冷却导热系统,以保证复杂面板注塑模具产品的生产质量。

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CAD/CAE技术的采摘机器人结构设计与仿真

针对采摘机器人结构研发困难的问题,基于CAD/CAE技术对采摘机器人进行结构设计和仿真试验。所设计的采摘机器人主要组成包括控制系统、智能系统、执行机构、驱动传动装置及检测系统等。为了保证机器人的结构性能和几何合理性,针对机械臂和末端执行器进行了结构参数优化,并确定了末端执行器的控制模型。为了验证采摘机器人的操作性能,采用MatLab软件对其进行运动学正解试验测试,结果表明:机器人结构设计合理,能够满足采摘精度要求。

高速列车齿式联轴器CAD/CAE一体化设计

为提高高速列车齿式联轴器的设计效率,优化设计结构,利用CAD/CAE技术开展了一体化设计。利用CAD软件对驱动装置进行三维设计及虚拟装配,并对驱动装置进行运动仿真分析,得到牵引电机在额定转速和最高转速两种运营条件下轮对线速度的大小;采用CAE软件对鼓形齿联轴器进行静强度分析及安全校核,以确保其服役安全性。结果表明,牵引电机在额定转速和最高转速下车轮线速度分别为243.3 km/h和349.1 km/h,满足高速运行条件;鼓形齿联轴器在平衡工况和最大角向位移工况下最大应力分别为391 MPa和403 MPa,满足安全运行的要求。提出的联轴器CAD/CAE一体化设计方法,为其结果优化提供了参考依据。

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。

CAD/CAE集成在核电厂管道支架抗震分析中的应用研究

针对核电厂管道支架传统的CAD/CAE集成方法中的缺点,利用PMLNET和Base64编码技术解决了CAD模型自动截图及其数据处理问题,并通过建立虚拟焊缝的方法在CAD模型中实现了焊缝的快速建模及焊缝信息的数字化。在此基础上,研究了一套核电厂管道支架的全流程自动化分析方法,利用COM技术开发了管道支架自动分析软件。经过对比验证,软件自动计算结果的精度满足核电工程项目抗震分析的要求。研究成果已成功应用于国内多个“华龙一号”核电项目中,提升了企业在核电领域的竞争力和影响力,取得了显著的经济效益和社会效益。

基于CATIA的舵杆CAD/CAE一体化设计

船舶舵杆结构是舵装置的重要组成部件,其结构性能关系到船舶的航行安全性。为提高舵杆结构设计效率,以某舵杆为例,在CATIA(Computer Aided Three-dimensional Interactive Application)零件模块中对舵杆进行三维参数化建模,以其内径为设计变量,通过工程数据链接,将舵杆三维参数化模型导入CATIA结构分析模块中进行优化计算。仿真计算结果表明,采用该方法可实现舵杆在CATIA平台上的CAD(Computer Aided Design)/CAE(Computer Aided Engineering)一体化设计,在满足结构强度要求的条件下,优化后舵杆的重量相比优化前减小12.5%。

CAD/CAE/CAM在汽车制造中的应用及发展

汽车工业在我国制造业中占有极为重要的地位,逆向工程、虚拟制造、CAD/CAM/CAE等一系列新技术、新方法,对汽车工业的发展发挥了巨大的推动作用。本文从CAD/CAM/CAE技术的角度,对其在整车设计开发、覆盖件生产和系列化零件模具制造中的应用做了简要分析,探讨了CAD/CAM/CAE技术的有效性和重要性,验证了CAD/CAM/CAE技术是汽车制造向着信息化、智能化、标准化发展,同时实现高质量、低成本、短周期的重要保障。

MBD技术在振动分析中的应用

为满足结构与设备振动分析的准确性、模型完整性,通过模型定义(MBD)技术链接CAC/CAE模型,结合船舶结构的特性,将设备的质量、重心、力矩进行模型参数定义,辅助振动仿真与分析。通过此技术的运用,优化模型计算分析的仿真特性,提高船体结构在分析中的模型定义效率。