机械CADCAE技术基础教材第一章绪论.ppt

第一章 绪 论,机械CAD/CAE应用技术基础,开发设计,生产准备与,加工,原材料与外,购件的采购,管理和销售,0,10,20,30,40,50,60,70,开发设计,生产准备与,加工,原材料与外,购件的采购,管理和销售,对成本的影响,所需的工时成本,1.1产品形成过程对成本的影响,一. 机械CAD/CAE技术概述,市 场 需 求,CAD、CAE、 RE、 RPM,CAPP,CAT 、CAM,产品设计,任务规划,概念设计,结构设计,工程分析,工艺设计,毛坯设计,工序设计,工装设计,加工、装配,N C 编 程,加工仿真,N C 加 工,检 验,装 配,产 品,1.2 产品生产过程与CAX过程链,CAT,一. 机械CAD/CAE技术概述,一. 机械CAD/CAE技术概述,通过计算机及图形输入/输出设备进行机械产品的交互设计建立产品的数字模型，并在统一的产品数字模型下进行结构的计算分析、性能仿真、优化设计、自动绘图等支持机械产品开发的计算机辅助设计、分析的理论、方法与工具等各相关技术的总称。 机械CAD/CAE能使设计工作实现信息化、集成化、网络化和智能化。还可以此为基础，将产品的数字模型高效及时传送并应用到整个企业产品价值链所涉及的各个重要环节，达到产品设计质量高、成本低和周期短的目标。,1. 3 机械CAD/CAE概念,一. 机械CAD/CAE技术概述,1.4 机械CAD/CAE技术集成体系结构,1) 特征造型,aaa_01_fea.prt 结构和运动学、动力学分析模型,aaa_01_dwg.prt 绘图模型,aaa_01_nc.prt 数控加工模型,aaa_01-asm.prt 装配模型,aaa_assm.prt,主模型方法,设计者调用特征库的特征进行产品特征建模. 尽可能地将以后各种应用(如分析、加工等）所要用到的特征信息输入.,实例,2) 有限元建模与分析,将设计特征转换成有限元分析特征，进行有限元分析的前处理、确定载荷和边界条件,用有限元求解算法进行计算求解，并对计算结果进行分析、解释和评价，然后根据结果优化设计。,波音777 开发周期从过去8年时间缩短到5年. 欧洲空中客车试制周期从4年缩短为2.5年，而且显著降低了研制费用及生产成本。 福特公司新车型的开发周期从过去的36个月缩短到18个月乃至12个月，新车开发的后期设计修改减少50%，原型车制造和测试成本减少50%，投资收益提高30%。 我国模具制造业模具的生产周期缩短了约3/ 4 ，模具工业年产值已达到450 亿元以上，进出口总额达到17 亿美元，进出口之比达到4 :1 。,3. 机械CAD/CAE技术的应用,一. 机械CAD/CAE技术概述,CAD/CAE 在汽车设计中的应用,Vehicle Structure,Safety,Energy,Vehicle Dynamics,Noise & Vibration,Durability,Aerodynamics,Thermal,提速双层客车 车体变形,铝合金车体 有限元分析结果,高速动车组虚拟驾驶,噪声模态及瞬态噪声场,高速车（200km/h ）迎面驶过时的瞬时压力波,高速车（200km/h ）大变形碰撞仿真,高速车两种方案 车窗噪声响应对比,高速电力机车制动盘热应力仿真,CAD/CAE 在机车设计中的应用,二. 机械CAD/CAE技术的发展,标准化 ：CAD支撑软件的ISO标准和工业标准、面向应用的标准零部件库、标准化设计方法。 参数化：改变特征的尺寸及特征之间的关系实现参数化特征造型设计。 开放性 ：开放式操作系统Windows /2000/XP/NT和UNIX平台 、提供二次开发环境定制自己的CAD系统。 集成化 ：CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP的集成、CAD基於计算机网络环境实现异地、异构系统在企业间的集成。 智能化 ：利用人工智能和面向对象的知识库存储技术的智能CAD是CAD发展的必然方向,2.1 CAD技术的发展趋势,设计实例：参数化的车身曲面,输入新的全局参数或准则,评估 &反馈,新的总布置方案,平台模板,产品全相关设计技术,自动探察装拆路径,拆、装序列及路径优化； 装配间隙及匹配检查 静、动态干涉 装配公差分析 产品质量的检控,数字化大装配 路径、间隙的分析评测,例: SU27机身横梁采用KDA设计,By Mr. Vladimir Sibiriakov in Moscow,真三维图形处理与虚拟现实 ：复杂的三维实体建模及自适应有限元剖分、复杂的动态物理场的虚拟现实与实时显示。 面向对象的工程数据库及其管理系统：更多的计算模型、设计方案、标准规范和知识性信息纳入CAE软件的数据库中。 面向先进装备业与产品设计和制造技术的CAE软件研发：集材料、构件及产品的性能预测、仿真，计算机辅助材料设计制备，工程或产品的设计、仿真与优化於一体的CAE系统。 模态分析由线性向非线性问题方向发展：非线性建模理论与参数辨识 、非线性系统物理参数的识别、载荷识别。,2. 2 CAE技术的发展趋势,二. 机械CAD/CAE技术的发展,部件动态仿真,多体系统动力学分析,开发面向产品全生命周期的、网络环境下的数字化、智能化创新设计方法及技术，计算机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、制造和管理的集成技术。 结合装备/产品研制和工程建设，开发以创新设计、敏捷制造和协同管理为主要内容的数字化综合集成技术，突破多业务、多系统、多企业综合集成技术难点，建立数字化综合与协同能力平台。,2.3 CAD/CAE集成技术发展趋势,二. 机械CAD/CAE技术的发展,三. 机械CAD/CAE系统结构,CAD/CAE集成的实现需要建立一个以集成产品模型技术、多学科综合优化技术、建模与仿真技术为技术核心，由一系列软件工具和软件子系统组成的软件套件和解决方案集成一体，以高性能的计算机和网络数据库系统支撑，在数据、过程、应用三个层面实现集成与协同的机械产品开发平台。,3.1 集成的CAX工作流程,3.2 基于FIPER的产品开发平台体系结构图,用户界面,PDM客户端,客户/服务器-