多轴器浅析基于共用模型的快速有限元分析
基于共用模型的快速有限元分析
并行工程要求设计和分析能够共享统一的产品数据。但是，遗憾的是，通常 CAD 模
型是由设计部门利用 CAD 软件建模的，而用于结构和温度场等分析的 CAE 模型(有限元 模型)则是由分析部门用有限元软件生成的，即 CAD 和 CAE 模型是在不同系统中独立完 成的， 连接 CAD 系统和 CAE 系统的方法是通过数据交换标准或中性文件， IGES、 象 STEP 等。然而，在利用这些中性文件或标准文件进行数据交换时，不可避免地会产生某些错误 和丢失一些非常重要的数据信息，也增加了通讯时间。另外，由于设计和分析处于不同环 境，设计工程师和分析工程师难以准确理解和沟通。因此，必须建立基于共用模型的有限 元模型，才能真正实现并行工程。 基于共用模型的有限元模型，是指在统一的产品开发环境下，直接将有限元模型建立 在 CAD 系统设计的 3D 模型上。借助这一建立方法，可以使设计和分析之间传统的串行 工作方法变成高效的并行工作方法。设计工程师在 CAD 系统中进行产品的 3D 建模，同 时分析工程师可对 CAD 模型进行分析，对 CAD 模型进行必要的简化，并直接利用 3D CAD 模型生成 CAE 模型。CAE 模型生成后，直接利用集成的有限元分析软件进行分析， 分析结果出来后，设计工程师和分析工程师对分析结果进行讨论，并在统一的设计开发环 境内同时进行 CAD 和 CAE 模型的修正， CAD 模型修正后， 只需几个简单的操作 CAE 模 型就会快速自动修正。 建立基于共用模型的有限元模型，有许多优点。 1．CAD 和 CAE 共享统一的数据库和模型，可以实现资源共享。 2．可以实现设计和分析的并行，分析工程师在产品开发的早期就可以参入，从而可 以提高产品质量，缩短产品开发周期，提高快速响应的能力。 3． 因采用统一的数据库， 分析工程师在生成有限元模型时可以对 CAD 模型进行校核， 同样设计工程师也可以的对有限元模型进行校核，这样会明显提高设计和分析的质量，从 而提高产品质量。 4．省事、高效。由于直接利用 3D CAD 模型生成有限元网格，分析工程师很容易理
解零件的结构，并可以充分利用 CAD 系统的功能，直接进行必要的结构修正，并快速实 现有限元模型的自动修正，避免了传统方法中设计和分析之间大量的重复性工作。 本文利用 SolidWorks 与 COSMOSWORKS 的无缝集成虚拟设计环境对共用模型这个概 念加以实施，通过 SolidWorks 建立的三维模型无需转换直接可以进行有限元分析，基于共 用模型的有限元分析大大提高了分析的快速响应能力。