基于U/S/W体系结构的快速响应CAE技术

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  摘 要:近年来,我国企业,特别是中小企业发展迅速,且较好地促进了我国国民经济的增长。作为中小企业经营管理中的重要工作内容,对市场需求以及客户的各类要求进行快速响应不仅关系着企业经营的整体情况,而且对于企业的发展也具有重要作用。本文通过引入U/S/W体系结构,通过对U/S/W体系结构进行分析,进而从建立CAE分析模型的角度出发,对基于U/S/W体系结构的快速响应CAE技术展开了深入研究。
  关键词:U/S/W体系结构;快速响应;CAE技术
  前言
  作为计算机技术不断发展的产物,应用计算机辅助工程技术即CAE技术的设计与分析已经成为标准化产品在设计阶段的关键工作。一方面,CAE技术可以有效地促进产品的创新,通过提高产品的标准化程度进而提高其市场竞争力。另一方面,CAE技术可以有效帮助企业分析市场及用户的相关需求,从而生产出更多符合市场与用户需求的产品。本文通过对U/S/W体系结构进行阐述,以建立模型的方法对基于U/S/W体系结构的快速响应CAE技术做出了系统分析。
  1.基于快速响应的CAE技术U/S/W结构简述
  快速向相应CAE技术所采用的U/S/W结构主要包括以下三个部分:①低配置用户机。低配置用户机的主要任务是对产品的参数进行设定以及设计方案的选择[1]。借助人机交互界面将进行CAE分析所需的约束方式、工况选择以及荷载大小等信息和结构设计的基本参数输入到系统当中,在相关信息数据的填写完成后,将开始运算的设计指令发送到数据服务器端,并向工作站发送相应的模型驱动指令以及CAE分析指令,进而从服务器端下载所需的数据和文件;②大容量服务器[2]。大容量服务器主要包括了数据服务器与文件服务器。③高性能工作站。高性能工作站主要负责CAE分析的前、后处理以及分析计算方面的工作。当接收到CAE分析指令后,高性能服务器首先分别从数据服务器与文件服务器中获取设计数据与CAD/CAE模板,并运行参数化建模程序和完成模型的驱动与转换。其次执行CAE分析前处理程序,添加模型的荷载及材料属性,并将其划分为网格。通过将计算程序进行调用并求解,进而完成工作站的数据计算任务。最后,由工作站将CAE分析信息与分析结果传至服务器,完成CAD/CAE模型入库[3]。
  2.快速响应CAE技术模型及分析
  2.1 CAE分析模型
  CAE分析模型主要由两部分组成,分别为有限元特征与几何形状特征。
  作为CAE模型的信息集成单元,有限元分析特征通过采集信息集成单元完成CAE建模,并实时地体现出CAE模型的全相关性修改。几何形状特征主要包括主特征与辅特征两种。其中,主特征由模型实体、模型平面及曲线等特征组成,辅特征则由基准集合特以及装配关系特征和辅助结合特征组成。
  2.2 快速响应CAE技术分析
  2.2.1产品模块划分
  所谓产品的模块划分是指在相应的范围内,利用模块对产品系统组成以及产品的结构进行不同性能、功能或相同性能、不同规格的划分。通过将各个模块进行重组,进而形成新产品,对于促进快速响应CAE分析效率具有重要作用。
  2.2.2结构设计计算
  针对年轻技术人员经验不足的问题,需将先前的设计知识与经验进行存储和积累,进而避免人为因素对此部分设计的影响。利用VB将产品的尺寸参数以及位置、属性和有限元特征等参数进行程序化,并在建立人机交互界面的基础上,为产品的设计提供快速且精准的支持。
  2.2.3 CAE分析前处理及求解过程
  首先,通过确定结构分析的力学模型,进而将结构上对分析结果具有较小影响的特征排除在外,并保留产品的主要结构特征。其次,利用前文所阐述的CAE结合特征模板对各类参数进行优化。最后,利用有限元分析软件Femap Express分别建立材料特征、荷载特征以及边界条件特征,进而建立CAE有限元的特征模板,并调用相应的API函数通过对网络类型及大小进行定义,最终完成CAE模型的离散化。
  2.2.4 CAE分析后处理
  基于U/S/W结构的CAE分析后处理主要包括了图象显示处理、数据处理和分析报告的生成。借助VB对相应的API函数进行调用以读取CAE分析所需的数据,在对数据进行后期加工的基础上,确定出设计所需应力的最大和最小值。在分析报告方面,利用word对分析报告进行标准化处理,并建立起通用的分析报告模板,以应力应变的最大、最小值为依据进行强度的校准计算,并借助VB实现分析报告的二次开发,最终实现分析数据与分析信息和应力、应变云图的自动替换及插入。
  3.结论
  本文以快速响应CAE技术作为研究对象,通过对U/S/W结构进行阐述,在结合CAE模型的基础上,从产品模块划分、结构设计计算以及CAE分析前处理与求解过程和CAE分析后处理等方面,对基于U/S/W结构的快速响应CAE技术展开了系统探析。可见,未来加强对U/S/W结构的快速响应CAE技术的研究和应用力度,对于推动产品创新并更好地满足客户需求,进而促进企业发展具有重要的现实意义。
  参考文献:
  [1]陈琳.基于信息元理论的船用柴油机CAD/CAE一体化关键技术研究[D].镇江:江苏科技大学,2013.
  [2]赵良玉,贺亮.天基快速响应体系概念研究[J].航天器工程,2013,02(12):21-26.
  [3]吴淑芳.基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D].太原:中北大学,2014.
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