[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】基于混合软件体系的起重机结构三维数字化设计-中文翻译

基于混合软件体系的起重机结构三维数字化设计 wangchonghualihua1 2 （ l.机械工程上海海事大学上海 2001.3.5.中国， 电子邮件： ； 2，伍斯特理工学院，伍斯特 01609， MA， USA） 摘要 ：基于客户机 /服务器和浏览器 /服务器体系结构的起重机的三维数字化设计。基于专业 /工程师平台三维参数化模型的是允许的结构可行的配置生成的客户端 /服务器框架。利用 Visual C+开发由 Pro/E 和 ANSYS 的 APDL 建模模式的 GUI 的一个集成方法的三维 CAD 和 CAE 提供了包括三维参数化模型的同步更新和再生的有限元模型分析。在浏览器 /服务器架构，三维 CAD 模型的零件组件结构也可以在客户客户显示？在 VRML 格式 5 浏览器。 关键词 ：数字化设计；起重机；混合软件体系结构的 CAD/CAE 集成 1引言 集装箱起重机是一个主要机械 ,用于船舶运输和快速增加世界各地近年来。起重机是非常大而复杂的机器。他们的结构有不同的配置和很多的设计参数，以满足不同的自然，环境和经营条件的每一个港口。另外的结构设计应符合要求的强度稳定性与累积损伤与振动频率标准和规范。因此，对结构进行有限元分析是必要的，因为在商业计算机辅助设计软件中，由于结构是非常大的，复杂的，可直接采用有限元分析程序来完成分析任务。 在本文中，数字设计方法的起重机 ,提出了基于客户机 /服务器和浏览器 /服务器混合软件体系结构。它主要是基于三维参数化有限元建模技术、 CAD/CAE集成技术、 Pro/E、 ANSYS、 MS Visual C java， VRML（虚拟现实建模语言）和EAI（外部程序接口）。该方法包括起重机产品的三维参数化模型的家庭建筑CAD 平台，建立有限元模型，第二三维参数化模型的开发，同步更新和有限元分析，三维 CAD 模型，对客户的动态显示，在 VRML 格式的 Web 浏览器 2系统架构概要 在客户 /服务器体系结构，提出了一个框架，支持三维数字化设计。台式电脑CAD 软件平台如 Pro/ENGINEER 等作为客户端运行，这要求对零件的设计参数值，部件和整体结构服务器。然后一个参数化设计的方法来推广三维 CAD 模型。其他桌面电脑的 CAE 软件如 ANSYS 运行平台也作为客户，在有限元分析和结构分析建模的实现。基于 CAD/CAE 的集成方法，在三维 CAD 模型的零件、部件和结构发生了变化，同步更新，实现了有限元分析。 在浏览器 /服务器体系结构，一个标准的互联网探索作为浏览器，它请求的数据从 Web 服务器的查询重定向到数据库服务器的 Web 服务器，它显示的 CAD模型生成客户对他的网页浏览器在 VRML 格式。 虽然这种结构可能是一个较低的网络带宽瓶颈 但它是一个相对简单的方法和整个系统的体积可以尽可能少的控制。 在数据库服务器层 ,数据模型是根据他们的专业。该系统包括一个基本产品库维护的设计师 ,只能为设计师。其他信息 ,比如用户信息 ,3 d 模型也在这层管理。 3 基于 Olient的 CAD / CAE /服务器 integraion 3.1 cad平台起重机的三维参数化模型的家庭名单 为了支持设计起重机的家庭 ,对产品平台开发 cad 表示允许代可行的配置结构 ,组件和每个家庭成员 ,然后一部分扩展他们所需的大小。 cad 模型的框架平台必须提供功能列为符合低点。 1)产品分解成基于自上而下的分层产品结构零部件能够促进设计任务 them开发团队 ,起重机结构签名必须使用他著名的分层结构化结构。由一个数字的组件。每个组件可以数量的子组件或型。该产品以这种方式构建递归地继续 ,直到所有组件在最低层次的部分。因此产品结构自上而下的方式 ,创造尽可能多的设计师所期望的水平。图 2 显示了一个简化的层次产品结构岸边集装箱起重机的结构。 2)构建 3 d 部分特色技术 CAD 软件平台提供的功能技术如 Pro /工程师包括 :l.草案特性这是基本画横截面产生的几何特征和拉伸 ,旋转或扫描 - 宁 ;2.附件功能被添加到基本字符包括洞 ,圆的角落里 ,崩溃角等等。根据特征技术 ,所有零件的三维模型生成起重机的结构。 3)指定约束关系的组件创建中 (产品族零部件使用 表示看来好像约束关系。在组装模块等 cad 软件 pro /工程师 ,约束模型的部分组件或整个起重机结构设计参数的值改变时 ,尺寸参数和设计变量之间的关系构建准确。等商业 CAD软件 pro /工程师提供了功能设置设计参数和设计参数和尺寸变量之间建立关系。 4)生成组件或产品的装配模型以自底向上的方式基于约束关系结构的层次结构的基础上 ,一个设计师可以开始构建三维模型的一部分当任务被分配给他。另一方面 ,3 d 建模组件由一个设计师的被分配只能开始创建子组件和零件。所以实际建模活动是自下而上的过程。根据分层起重机的结构和装配零部件之间的约束关系 ,生成组件所需的 3 d 模型。 3.2 代起重机有限元分析模型 在有限元分析中 ,数学模型应尽可能准确地模拟实际对象赶到那里。通常应该进行有限元分析整个起重机的结构。 结构非常庞大而复杂的元素将几百万的数量得到一个可接受的解决方案。是不可能使用任何有限元分析程序商业 CAD 产品完成任务。 ANSYS 是入选 ,是因为其强大的结构分析的功能。同样的原因 ,在 ANSYS 板元素不会被采纳。beaml88 元素用于建立有限元分析国防部会。 在 ANSYS 中 ,提供了两种建模模式建立有限元分析模型 ,人机互动模式也称为 GUI 模式和 APDL 命令流流输入模式的模式。 两种模式也参考文献中描述的优点和缺点。总结的背景知识的 GUI 和ANSYS 的 APDL 模式 ,起重机结构的有限元分析模型是真实的 - 基于复合模式的工业区。第一位 ?结构的有限元分析模型可以通过 ANSYS 构建 ,CAE 分析结构的实现 ?和相应的日志文件生成。然后日志文件可以修改通过使用 ANSYS 参数化设计语言 APDL 提供。 APDL 文件的结构包括一代的模型 ?施加的载荷和约束 ,解决和处理后建立。 代的模型由参数定义 ,建立节点 /单位 /部分等。新起重机结构的有限元分析模型由运行 APDL 文件。图 4 显示了结构的有限元分析模型及其应力分析图表。 3.3 基于 Visual c+ CAD / CAE的集成 1建立 CAD / CAE 的集成开发环境可以实现 CAD / CAE 的集成开发使用Visual C P P 和 Pro / TOOLKIT。后者是一个利用 Pro /工程师提供的软件工具包。文件路径和库文件路径的 pro / TOOLKIT 文件路径的 APDL 建立在 Visual C PP,CAD / CAE 的集成开发环境。 2的基础的 CAD / CAE 集成设计对话框 Visuil CPP 开发环境 ,CAD / CAE 集成设计对话框部分的组件和整体结构建立了通过 Visuil CPP 提供的设计工具。 3CAD / CAE 集成过程第一 ,设计参数值是通过 com 数据库连接显示 rn CAD / CAE 集成设计对话框的文本框。第二 ,新的设计参数值输入通过设计对话框并保存数据库连接相应的起重机的设计参数值在文件也自动修改。一些修改文件等一些参数的变化只是节点的有限元分析的纵坐标一些修改将改变元素的字符 横截面 ,加载 etc.Next 的价值和方向 ,繁荣和起重机结构的新 3 d cad 模型自动构建。然后 新 APDL 执行文件和新起重机的有限元分析 ANSYS 软件环境中再生。最后基于修改有限元模型的有限元分析和计算进行证明是否新鲜 4 产品数据库结构 为了建立 3 d 场景演示 设计师必须实例化一个文件中的每个部分设计参数值的组件和结构。结果是大量的文件 ,因为这样复杂系统的发展 ,一些设计师工作接近对方。即使有强大的限制在文件命名 ,概述很快就迷路了。保证数据完整性和正确的零件或组件之间的关系 ,使用一个数据管理系统。解决方案是一个数据库。基本产品库由设计参数信息 ,配置的结构 ,是由设计师 ,只能为设计师。使用数据库 ,一些一般性的问题将得到解决 : 1数据的完整性 在文件系统上 ,设计师的变化首先保存文件然后删除的设计师之后保存相同的文件。但不能修改 CAD 模型两个设计师同时使用数据库的事务机制。 2的直接关系 有直接关系的数据实体模型、技术三维模型之间的依赖关系可以很容易地找到。给设计师一个提示 ,直接关系模型也必须改变后的变化在一个模型。 3中心数据管理 中央数据提供了备份和版本控制的几个优点。数据聚类数据集群加快数据访问 ,因为每个设计师电脑可以获得所需的信息。这是非常重要的对分布式和协同设计项目。实体关系 (ER)模型 ,它是一项很受欢迎的高数据模型 ,用于数据库设计基本产品。其变化经常用于数据库应用程序的设计 ,和许多数据库设计工具使用的概念。 ER 描述数据实体、关系和属性。模式的基本对象 代表是一个实体 ,是在现实世界中独立存在。每个实体的属性 ,即特定的属性 ,描述一个特定的实体 t。会有一个为每个属性的值。描述每个实体的属性值成为一个主要的数据存储在数据库中。间的关系类型 R n 实体类型 EI,E2,定义了套协会或实体从这些类型的关系。实体类型及实体集、关系类型及其对应关系通常称为同名的 R。 根据分层数据库实体。每一部分 ,组件和结构可以表示成一个实体属性描述的设计参数。空间起重机产品的零部件之间的关系表示为集 r 的关系数据库是使用 Microsoft SQL 组件构造 (COM)组件是用于数据库连接从 CAD / CAE 集成设计接口。 5 基于浏览器 / Server9,1的 3 d模型 浏览器 /服务器体系结构是用来显示 3 d cad 模型的零件 ,组件和整个结构的客户 ?S 浏览器 m vrml 格式。一个标准的互联网探索浏览器的基础。在 Java 应用程序服务器程序实现以下几个原因。最重要的一个虚拟现实建模语言 VRML 1.0 和 2.0 版本。 Java applet EAI 是用来连接 VRML 世界通过 Java applet 与HTML 页面动态控制 VRML 场景。 6结论 岸边集装箱起重机的三维数字设计吗 ?基于混合模式的客户机 /服务器结构和浏览器 /服务器介绍了。 基于自顶向下的层次产品结构 ?特征技术 ?装配约束关系 ?自底向上的装配过程和维度关系提供的 Pro /工程师吗 ?CAD 平台构建三维参数化模型的家庭允许代起重机结构的可行的配置。 总结的背景知识的 GUI 和