毕业设计-基于ProENGINEER的行为建模分析.doc

工学学士学位论文基于Pro/ENGINEER的行为建模分析工学学士学位论文基于Pro/ENGINEER的行为建模分析Dissertation for the Bachelor Degree of EngineeringBehavioral Modeling Analysis Based on the Pro/ENGINEER摘要基于Pro/ENGINEER的行为建模分析摘 要行为建模技术通过在设计过程中定义行为特征，并使用行为特征参数驱动参数模型，使模型具有行为智能，从而自动建立模型特征参数，实现设计过程的目标驱动。行为建模包括定义行为特征，评估模型的可行性、灵敏性或优化程度，以及多目标设计研究等内容。采用行为建模技术，Pro/E可以提取产品的设计意念和规范，作为设计的功能原理及工程知识，满足多重设计目标，设计者从其中提取最优参数进行设计。本文讨论了行为建模的概念功能及其分析方法，通过行为建模模块在曲轴平衡设计和热交换器中的实际应用以及行为建模与Pro/E Mechanica结合在管道支架的优化分析，对Pro/Engineer行为建模模块优化设计进行了探索与实践。Pro/E的行为建模技术提供了灵活的、智能化的解决实际工程问题的方法，它将CAD软件解决工程问题的性能上升到一个新的水平。关键词行为建模；Pro/Engineer；优化设计；曲轴；Pro/E Mechanica;多目标设计 第 I 页AbstractBehavioral Modeling Analysis Based on the Pro/ENGINEERAbstractBy defining behavioral feature and using the results to drive the parametric model， Behavioral Modeling makes model intelligent and establish models feature automatically to meet design objectives. Behavioral Modeling includes defining behavioral feature， feasibility sensitivity/optimization evaluating and multi-objective design study. Using this modeling technology, the software can capture engineering know-how and knowledge as specifications and product intent inside the design， then automatically prepares as many design prototypes as are needed to satisfy multiple objectives.This article discusses the concept of behavioral modeling and analysis functions. According to using the behavioral modeler in crankshaft balance design and heat exchanger as well as the pipeline stent analysis combined with Pro/E Mechanica， a new research and practice is provided. Behavioral Modeling provides this type of flexible and intelligent solution of real engineering problems， it moves solving real engineering problems to a new level.KeywordsBehavioral Modeling；Pro/ Engineer；optimizing design; crankshaft； Pro/E Mechanica； Multi-objective design； 第 II 页毕 业 论 文（设 计）用 纸目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 背景概述以及国内外研究现状11.2 本论文研究的主要内容2第2章 行为建模的概念功能及分析方法42.1行为建模的概念功能42.1.1 什么是行为建模42.1.2 行为建模的整体结构42.1.3 行为建模的功能52.1.4 行为建模的一般过程62.2行为建模分析方法82.2.1 分析类型与功能82.2.2 外部分析与UDA122.2.3 灵敏度分析152.2.4 可行性与优化研究192.2.5 多目标设计研究20第3章 行为建模在曲轴平衡中的应用263.1 课题背景263.2 模型分析263.3 平衡优化273.3.1 创建分析特征273.3.2 曲轴敏感度的分析283.3.3 可行性分析与优化研究30第4章 行为建模与有限元分析的结合334.1 课题背景334.2 Pro/MECHANICA与行为建模334.3 管道支架模型的优化344.3.1 分析模型的建立344.3.2 灵敏度分析374.3.3优化设计39第5章 行为建模中多目标研究的应用425.1 管道模型的建立425.2 多目标设计研究43结论48参考文献49致谢51附录1 中文翻译52附录2 英文原文55 第 59 页第1章 绪论1.1 背景概述以及国内外研究现状随着CAD技术的不断发展，在MDA（机械设计自动化）领域，参数化建模已成为一种基本手段.美国参数技术公司（PTC）从Pro/ENGINEER 2000i版开始，采用了目前最新的MDA技术行为建模（Behavior Modeling）技术。使用行为建模技术，设计者可以在设计过程中，利用未来产品的行为特征来发现设计中的问题，确定所期望的产品性能，评估模型参数灵敏度，了解设计对象修改后的影响。该技术有助于从设计开始就获得产品模型，在设计阶段发现和修改设计错误，提高设计水平和效率。时至今日，制造商还是设法通过首先把与其它产品不同的创新产品推向市场，来击败其竞争对手，这样他们对设计人员的需求就会不断提高。另外，客户要求厂家能够专门针对其独特需求，来定制产品设计，因此要求设计具有很大的灵活性，并且能够接受多次修改。显而易见，设计师需要一些可以把他们的设计水平提高到一个新的层次的工具，从而改进过程本身。行为建模技术不仅仅是表达工程师设计概念的绘图板，而且还能让系统根据从设计师和工程师那里收集的信息以及他们为特殊设计所确定的目标，来自动建立设计。因为可以根据所有基本行为数据来确定模型，所以工程师可以从完成理想性能设计所必需的、重复的、时间密集型工作中解脱出来。这样，他们就能够把更多的注意力集中在难题上，从而更好地发挥他们的创造才能，进而缩短产品设计周期，提高产品质量和降低设计成本。PTC自二十世纪九十年代起就一直是机械设计和工程方面的佼佼者，它发明了Pro/ENGINEER套件中的行为建模这一突破性技术。行为建模技术不仅仅是表达工程师设计概念的绘图板，而且还能让系统根据从设计师和工程师那里收集的信息以及他们为特殊设计所确定的目标，来自动建立设计。因为可以根据所有基本行为数据来确定模型，所以工程师可以从完成理想性能设计所必需的、重复的、时间密集型工作中解脱出来。这样，他们就能够把更多的注意力集中在难题上，从而更好地发挥他们的创造才能。例如，Loral空间系统公司最近必须确定：当仪表板延伸时，新的人造卫星的重心到推力矢量的距离是如何变化的。距离的变化可以确定推力大小的变化规律。以前，要花四周的时间来确定问题，花80多个小时的时间来解决问题。Loral公司推进器集团经理Scott Herzberg说。但是，使用行为建模技术，Loral公司只用30分钟就可以确立问题，仅仅5分钟就可以计算出结果。同样，Nismo-日产汽车的机械臂 - 希望能不违反最小弯管半径的限制，就可以制造出三个长度相等的单独的管道。它的设计工程师使用行为建模技术的优化功能，来寻找满足这一需求的几何体。以前，工程师要花一整天时间才能手工把几何体弄弯，并要辛辛苦苦地分析结果。现在，通过使用行为建模技术，来自动解决这一问题，Nismo只需6分钟就可以得到答案。国内汽车行业的一起、二汽，都分别使用Pro/ENGINEER进行整车的设计，而且是全三维的应用。在航天领域负责研发运载火箭和卫星的航天部一院、二院、三院、五院；以及国内船舶行业中的军船设计企业均采用Pro/ENGINEER进行研发与设计2。除此之外，在家电、高科技领域，如华为、海尔、联想等也采用Pro/ENGINEER进行产品设计。重型机械领域如三一重工亦采用Pro/ENGINEER设计。其中产品数据的更新，参数化的设计理念和行为建模方法以及与Pro/E Mechanica、Pro/E Mechanism 模块的无缝结合，使设计更有效率，加快产品更新速度。基于敏捷制造要求的制造企业必须通过产品、服务等不断地奋进改革和优化来适应瞬息万变的市场环境，而其中的核心就是产品及其工艺的设计过程。行为建模技术为上述基于模型的产品与工艺并行设计提供了设计层面的解决方法，它能够让设计人员得到充分解放，使他们更加自如地面对不断变化的要求，综合考虑产品所要求的功能行为设计背景等，运用交互求解和知识捕捉等智能工具追求高度创新，完成满足行为要求和完善性能要求的设计。行为建模技术作为第五代设计方法具有众多优点，所以有必要掌握新的设计方法提高产品的设计水平、缩短设计周期进而提高产品的竞争力。计算机辅助设计发展史如下图图1-1 设计发展史1.2 本论文研究的主要内容本论文首先介绍了Pro/ENGINEER行为建模的概念与功能，系统的阐述了行为建模器的整体结构、功能、一般分析过程以及行为建模分析的方法。其中包括了行为建模灵敏度分析与重要参数的提取、电子表格分析、可行性分析与优化研究、多重目标设计研究。UDA分析用户自定义分析通过一个简单的示例介绍了用户自定义分析的步骤和建构局部群组的方法并进行了初步的探讨。在用户自定义UDA分析中用过一例子解释了自定义特征的创建与进行自定义分析的操作步骤。通过对每个分析选项的介绍了解分析的环境，分别介绍了执行每个研究所需要的一般步骤，详细的解释了各个选项的意义并在以后的例子进一步阐述了如何操作如何设置偏好等其次通过行为建模在曲轴中的应用，了解“智能模型”的建立与参数的提取，进而进行平衡的分析，分析得到优化结果进行产品的更新与变更。管道支架的例子，使行为建模与Pro/E Mechanica无缝结合在一起，访问 Pro/ENGINEER Mechanica参数（如应力或位移），这个例子为使质量最小，同时考虑到多个优化约束的条件下进行多重目标的约束，其中也介绍了有限元分析软件分析问题的一般步骤与分析的方法。结构分析中参数的建立、目标函数的确定。有限元网络划分的注意事项以及有限元分析出现问题的处理等。热交换器模型的优化设计采用了多目标设计研究。为了是热管道之间的距离最短而且热管道的长度最短，同时考虑了6个尺寸对模型的影响。通过管道特征的建立，了解如何建立基于特征参数化的智能模型。第2章 行为建模的概念功能及分析方法2.1行为建模的概念功能2.1.1 什么是行为建模20世纪60年代在计算机广泛应用的基础上发展起来了一项新的技术优化设计，它能大大的缩短设计周期，使设计精度得到显著提高，并且可以设计出用传统的设计方法所无法达到的最优方案。而行为建模（Behavior Modeling）正是在Proe软件中引入优化设计的功能，其目的是使CAD软件不但能用于造型，更重要的是能用于智能设计，寻找最优的解决方案。行为建模Behavioral Modeling是一种分析工具，在特定的设计意图、设计约束前提下，经一系列测试参数迭代运算后，工程师能获得最佳的设计建议。既然是一种分析工具，势必需要建立分析特征 （Analysis Feature），利用分析特征对模型进行若干的物理性质、曲线性质、曲面性质、运动情况等测量，用于特征参数 （Feature Parameter）的产生，清楚定义设计变量和设计目标后，系统会寻找出合理的参考解答。Pro/E的行为建模模块可以把模型的多种结果回馈到模型，并修改设计。它通过把导出值（如计量分布）包含到参数特征中，再反过来使用他们控制和生成其他模型的几何图形。行为建模可提供给设计师更有效率、适应性更高的方式来解决工程问题。综合考虑所要求的机能行为、设计关联与几何，由于行为建模器的协助，优良的设计产品于是诞生。通过知识捕捉与迭代求解的智能型程序，工程师可有更多的时间去寻求更精彩的创新设计。值得注意的是：PRO/E系统提供的行为建模器，主要针对模型的物理特性作分析，不考虑材料受力的应力变化。要处理因结构、运动、热所引起的应力场问题需Pro/MECHANICA中运用行为建模分析。举例来说，如果要设计一个容积为600ML的杯子，常规做法是先一一计算出杯子的相关尺寸，然后再进行建模。而运用行为建模后，就可以先大致确定杯子的一些尺寸，确定变量（即可变化的尺寸），然后使用优化设计的方法对建立的模型进行优化，改变相关尺寸，最终使杯子的容积为600ML（设计目标）。2.1.2 行为建模的整体结构行为建模的结构包括：智能模型、目标驱动设计、开放式可扩展环境、关联性、特征基础、参数化。其中特征基础、参数化、关联性是保证行为建模参数的提取及设计产品的自动更新的基础也是参数化设计的基础。行为建模的整体结构如图2-1所示。智能模型：（1） 即时适应设计的变更，同时保留设计意图。（2） 将完整的设计测量值作为可驱动设计的分析特征捕捉、组合和存储。（3） 利用分析特征的强大功能来确保设计变更不会改变设计意图。（4） 灵活地迭代设计，依靠分析特征内嵌的智能确保维持工程标准。目标驱动的设计研究（1） 通过向设计方案应用多个目标来解决现实中的问题和实现不同的设计目标。（2） 优化设计以满足降低成本的要求，如减轻产品重量以尽可能降低成本。（3） 执行可行性研究，以确定是否有满足模型设计约束的可行性解决方案。（4） 执行灵敏度研究以评估“假设分析”方案，进而了解变更的影响。（5） 以图形方式查看模型对虚拟测试的反应，使结果更易于理解。开放式可扩展环境（1） 通过使用来自外部工具的计算结果提高了设计灵活性（2） 利用来自其他Pro/ENGINEER模块（Pro/ENGINEER Mechanica或Pro/ENGINEER Advanced Mechanica）的结果（3） 通过应用程序（如 MS Excel）驱动 Pro/ENGINEER 模型图2-1 行为建模的整体结构2.1.3 行为建模的功能使用行为建模可以：（1）获得基于模型测量和分析的特征参数；（2）建立基于模型测量和分析的几何实体；（3）创建新测量类型，满足特定应用要求；（4）灵敏度分析，估计设计参数改变后，对产品设计的影响；（5）对模型进行可行性分析和优化，获得最佳设计参数，满足产品要求；（6）分析在特定设计范围，设计变动对被测参数影响；（7）追求高度创新的、能同时满足行为和完善性要求的设计；行为建模的功能主要体现在：（1）定义行为特征。这些特征可以用于推动设计本身的进展。例如，捕获想得到的重量或体积的行为特征，可以用于设计剪草机油箱的大小。或者，可以在一个用于设计表面曲率的行为特征中，测量和获取表面的反射角。另外，也可以对能够方便地获取这些复杂或定制的尺寸的行为特征进行分组，并将它们保存在库中，以供设计小组成员再用或访问。（2）评估模型的可行性、灵敏性或优化程度，并理解更改设计目标所带来的效果。行为建模技术能让工程师通过设计研究来评估设计的行为，设计研究可以提供对更改如何影响模型的深入了解。另外，它还可以确定想要进行的更改是否可行。通过实时设计更新和易读的图形结果. 其中包括图表和彩色框图. 可以传递这一数据。另外，工程师还可以研究通过交互式拖曳和用户定义的运动来制作部件动画的动态效果。而且，获取离散测量的行为特征可以用于优化设计。这样建立的设计更多地考虑了环境因素。（3）设计研究。设计模型一旦建立，行为建模技术就根据那些模型的特定目标和标准来改进设计。换句话说，行为建模技术可以自动完成工程师不得不用手工进行的所有的设计反复。例如，为了获得最佳的引擎性能，工程师可以把入口管道的恒定流量指定为一个目标，行为建模技术将根据这一目标，自动建立一组研究设计空间的设计。2.1.4 行为建模的一般过程行为建模的一般过程如图2-2所示。基于特征的参数化模型是行为建模的基础，其建模信息源包括三个部分：第一类是以目标为导向；第二类以实验数据为重要信息来源；第三类以先进的知识为基础。在实际的建模过程中，往往是这三种方法的协调和统一。由一般模型经过特征提取与参数、关系的约束定义形成参数化特征模型，这一模型不仅仅包含产品开发的几何要素，而且包含了工艺等其他信息。因此这一模型能够提供设计制造过程中统一和完整的产品定义信息。在参数化模型基础上，进行用户的需求解读和目标协调，并依据仿真、分析获取行为要求的初始信息来定义行为特征。行为特征用于推动设计进展，为优化结果提供评估基础。确定行为特征和设计模型之后，行为建模技术根据参数化模型的特定目标和标准自行改进设计，即可以自动完成工程师不得不用手工进行的所有设计反复，最终形成最优方案。图2-2 行为建模的一般过程2.2行为建模分析方法基于行为建模的分析方法如图2-3所示。运用Pro/ENGINEER的相关模块（Pro/E Mechanica Pro/E Mechanism）设定初始条件，通过行为建模的分析特征对重要参数的提取。对参数特征进行可行性研究、灵敏度研究、单目标研究确定正确的特征参数及信息。对模型进行多目标研究及设计探索来寻求创新设计。图2-3基于Pro/ENGINEER行为建模的方法2.2.1 分析类型与功能Pro / ENGINEER的包含执行各种各样的模型和组件分析的工具并且可以将这些分析结果纳入到设计之中。定义行为特征后，还要对模型进行分析，而分析模型参数也是一种基准特征，用于设计优化或参数分析。与Pro/E所具有的分析功能基本一致，行为建模可分析模型的物理特性、曲线特性、曲面特征、自定义特征，以及Pro/E Mechanica特征等。通过选择“插入（E）”下拉菜单下“模型基准（D）”后的“分析（A）”，或者选择菜单栏的“分析（A）”选项来运行此功能。方法一如下图2-4；方法二如图2-5（注：PART模式下不能进行“运动分析（N）”和“电气间隙（L）”分析）。图2-4 执行分析菜单图2-5 分析菜单“测量”能进行模型分析的内容包括长度、距离、角度、面积和直径等。测量的参数名见下表2-1（注：测量项目未列出的“转换”意为显示指向第二个坐标系的注释，生成一个包含2个 坐标系之间的转换矩阵值之间的转换文件）。表2-1 测量参数表测量项目作用默认参数名称长度测量所选边或曲线长度LENGTH距离测量两个特征的距离，顶点、基准点、基准坐标系、曲线或边DISTANCE角测量特征之间的角度。如边或曲线之间等ANGLE区域测量模型的表面积和整个模型的面积等AREA直径测量旋转特征的表面直径或是由圆、圆弧拉伸特征的表面的直径DIAMETER模型分析类型内容包括模型质量属性、剖截面质量属性，单侧体积等。模型分析的参数名称见下表2-2。表2-2 模型分析参数表模型分析项目作 用默认参数名称说 明模型质量属性测量模型的质量，包括实体的质量、由曲面围成的模型质量或是制定模型密度的质量VOLUME模型体积SURF_AREA模型面积MASS模型质量INERTIA_1主惯性力矩（最小）INERTIA_2主惯性力矩（中间）INERTIA_3主惯性力矩（最大）XCOG质心的X值YCOG质心的Y值ZCOG质心的Z值MP_IXX惯性张量IXXMP_IYY惯性张量IYYMP_IZZ惯性张量IZZMP_IXY惯性张量IXYMP_IXZ惯性张量IXZMP_IYZ惯性张量IYZROT_ANGL_X质心X轴角度ROT_ANGL_Y质心Y轴角度ROT_ANGL_Z质心Z轴角度剖截面质量属性测量模型的单个剖面质量XSEC_AREA剖截面质量XSEC_INERTIA_1主惯性力矩（最大）XSEC_INERTIA_2主惯性力矩（最小）XSEC_XCG质心 （x坐标）XSEC_YCG质心 （y坐标）XSEC_IXX质心处的惯性张量（Ixx）XSEC_IYY质心处的惯性张量（Iyy）XSEC_IZZ质心处的惯性张量（Izz）单侧体积测量位于基准平面单侧的模型的体积ONE_SIDE_VOL单侧体积配合间隙测量两个特征之间的间隙，如模型的表面之间，整个模型，整个组装件之间CLEARENCE图元间的最小间隙INTERFERENCE_STATUS状态干涉INTERFERENCE_VOLUME体积干涉曲线分析类型包括曲率、半径、偏移、二面角和点等。曲线分析的参数名称见表2-3。曲面分析类型内容包括着色曲率、剖面、斜率、偏移和半径等。曲面分析结束后，曲 面分析的参数名称见表2-4。表2-3 曲线分析参数表曲线分析项目作 用默认参数名称说 明曲率分析曲线或边的曲率，或是分析位于曲线或边上的点的曲率MAX_CURV最大曲率MIN_CURV最小曲率半径分析曲线或边的半径，或是分析位于曲线或边上的点的半径MAX_RADIUS最大半径MIN_RADIUS最小半径偏移分析曲线或边与指定参照体之间的偏移，参照体可以是一个基准点、基准的数组或是测量曲线MAX_DEVIRATION MIN_DEVIRATION最大偏移 最小偏移二面角分析两个面之间的角度MAX_DIHEDRAL最大二面角MIN_DIHEDRAL最小二面角点分析某点与曲线之间的长度比例和曲率CURVATYRE某点曲率LENGTH_RADIO某点的长度比例表2-4 曲面分析参数表曲面分析项目作 用默认参数名称说 明着色曲率分析曲面上所有点的最大和最小高斯曲率MAX_GAUSS_CURV MIN_GAUSS_CURV BRACKET_AREA最大高斯曲率 最小高斯曲率 高斯曲率近似面积剖面分析与选择平面平行的曲面的最大或最小剖面曲率MAX_SEC_CURV MIN_SEC_CURV BRACKET_AREA最大剖面曲率 最小剖面曲率 剖面曲率近似面积斜率分析与指定曲面方向之间的最大或最小斜率MAX_SLOPE MIN-SLOPE BRACKET_AREA最大斜率 最小斜率 斜率近似面积偏移分析指定曲面上的曲线或基准点数组之间的最大或最小偏移MAX_DEXIRATION MIN_DEVIRATION最大偏移 最小偏移半径分析指定曲面的最小内侧半径和最小外侧半径，主要用于加工时，检测与刀具半径之间的关系MIN_RADIUS_IN MIN_RADIUS_OUT最小内侧半径 最小外侧半径注：以上参数为缺省时的参数但可更改。如在进行测量等时选择新建分析特征，则在特征选项卡中可查看要创建的参数，也可以更改参数名称。2.2.2 外部分析与UDA外部分析包括：外部分析、EXCEL分析、基于工具包三种类型。外部分析：除了Pro/ENGINEER提供的标准分析之外，使用Pro/TOOLKIT应用程序还可以创建定制分析，登记该应用程序，并可以从Pro/ENGINEER中以参数化及相关形式来启动它。要访问外部分析，从工具栏菜单中选择“分析”“外部分析”。还可创建一个由外部分析驱动的分析特征。外部应用程序可以决定哪些参数和基准特征作为此分析特征的结果。同时还允许创建几何（例如，基准曲线），并使用该几何作为Pro/ENGINEER的常规建模和分析特征。使用外部分析工具，您可以在 Pro/ENGINEER 内部创建定制分析以运行驱动外部软件的命令。分析在下列命令中提供五个不同的步骤：“设置”定义预处理关系。“写入”将参数和尺寸写入外部文件。“执行”执行一个驱动外部应用程序的命令。“读取”从外部文件读取参数。“后处理”-后处理关系。如图2-6所示。基于工具包：借助行为建模强大的外部扩展环境（电子表格程序、微分方程求解、应用与计算技术的数值计算和高级编程语言、计算流体力学（CFD）、光学分析、管道或暖通分析）以及Pro/TOOLKIT二次开发的程序插件等进行零件分析特征的建立与优化。当有执行分析的注册工具包应用程序时，分析方可建立。图2-6 外部分析EXCEL分析：Microsoft公司发行的Excel电子表格软件，可以通过变量的设定，能立即处理复杂的公式运算。电子表格分析功能是利用Excel强大的数据处理功能来处理复的公式运算，并将结果转为可用参数，从而产生分析基准特征，并在模型树中显示出来。可为Excel分析输入下列值：模型尺寸、顶级模型参数、分析特征参数。Excel分析一般步骤如下：（1）选择“分析”“Excel分析”“Excel分析”对话框打开。选择“载入文件”，选取一个.xls文件，将其打开。如果要即时创建Excel表格，选择“新文件”。系统打开Excel文件，以便指定分析的输入和输出值。（2）通过将型尺寸或参数与Excel电子表格中相应单元进行关联，来指定输入设置。要关联尺寸，可单击“增加尺寸”，在模型窗口中选取要用于分析的尺寸，然后单击Excel电子表格中的相应单元。选择“完成选取”。单击“增加尺寸”继续。要关联参数，单击“增加参数”。在“参数”对话框中选取要用于分析的参数，单击Excel电子表格中相应的单元。选择“完成选取”接受所做选择。单击“增加参数”继续。为分析选取的尺寸和参数出现在“Excel分析”对话框的“输入设置”表中。对于每一尺寸或参数，该表列出其当前值及电子表格中的相应单元。要从所做选取中删除一个尺寸或参数，可在“输入设置”表中选取一行，然后单击“删除”。（3）通过在电子表格中选取要计算的项目来指定输出设置。表格中单击包含输出的单元，然后选择“完成选取”在电子所选单元出现在对话框的“输出单元”域中。单击对话框中的“输出单元”。（4）单击“计算”。系统运行Excel分析的计算的结果出现在“Excel分析”对话框的“结果”下。（5）单击“信息”来查看“信息”窗口中的分析结果。（6）要保存分析，请单击“己保存分析”，输入其名称，然后单击“保存”图标。（7）选择“关闭”来关闭“Excel分析”对话框。自定义分析（UDA）：UDA（User-Defined Analysis）为用户自动以分析的意思，当系统所默认提供的分析功能无法满足时，可以自行组合实体、曲面、分析等特征，并形成一个局部群组来完成所要的分析工作。UDA的组成原则如下：（1）必须定义为局部群组；（2）域点必须为该局部群组的第一个成分；（3）可加入实体、曲面、基准等特征；（4）必须有一个分析特征作为该局部群组的最后一个成份。由上可知，UDA的局部群组是以域点为首，分析特征为尾，再加入实体、曲面、基准特征于其中，同时，允许再次去用已完成的UDA，并且能控制该UDA分析结果的显示与否。局部群组的创建（1）域点：域点是仅用于与用户定义分析（UDA）连接的一类基准点。域点定义了一个可以从中选定它的域曲线、曲面或面组。要创建域点，就在图元上选取一个点。由于域点属于整个域，所以它不需要标注。要访问域点，执行以下操作之一：单击“插入”（Insert）“模型基准”（Model Datum）“点”（Point）“域”（Field）。在“基准”（Datums） 工具栏上，单击箭头 可打开基准点调色板 。然后单击 。（2）实体、曲面、基准特征的创建同一般特征的创建，为后续分析做准备。（3）通过“测量”（Measure）、“模型”（Model）和“几何”（Geometry）命令对创建分析特征。（4）构建组：“构造”组是为进行特殊测量而创建的一组特征。一个“构造”组定义一个UDA。“构造”组可以具有任何类型的特征。如果构造组包括一个域点，那么分析就定义在该域点的整个域内。选择域点特征至分析特征，右击选择局部组创建UDA局部组。图2-7 UDA分析2.2.3 灵敏度分析敏感度分析可以用来分析模型尺寸或独立模型参数在指定范围内改变时，多种测量数量（参数）的变化方式。结果每一个选定的参数得到一个图形，把参数值显示为尺寸函数。获取敏感度分析，请单击“分析”（Analysis）“敏感度分析”（Sensitivity Analysis）。要创建分析，请作下列定义：要改变的模型尺寸或参数；尺寸值的改变范围；步数（在范围内计算）；作为分析特征的结果而创建的参数。要生成敏感度分析，系统将进行下列操作：在范围内改变选定的尺寸或参数；每一步都重新生成该模型；计算选定的参数；生成一个图形。由于灵敏度分析Sensitivity Analysis功能，可以明了：当模型某一尺寸或参数变动时，连带引起分析特征改变的情况，利用XY图形来显示影响程度。灵敏度分析能在较短时间内，让设计师知道哪些尺寸与设计目标存在较明显的关联性。执行灵敏度分析如下：（1）单击“分析”（Analysis）“敏感度分析”（Sensitivity Analysis）。“灵敏度”（Sensitivity）对话框打开。（2）创建一项新的或打开一项现有研究（3）要创建一个新研究，请单击。接受缺省名称或为该研究键入一名称。（4）要打开一个已存在的研究，请单击。从列表中选取研究名称。在“变量选取”（Variable Selection）下，按下列步骤选择设计变量：要选取一个可变尺寸，请单击“尺寸”（Dimension），并选取一个模型中的尺寸。注意：不能选取被驱动尺寸。它们出现在关系的左边。要选取独立的模型参数，请单击“参数”（Parameter）。独立模型参数位于关系的右手边。在对话框的相应区域内，键入最小值和最大值来指定设计变量的范围。（5）在“要出图的参数”（Parameters to Plot）下，单击选取箭头按钮，从“参数”（Parameters）对话框中选取任意先前创建的分析特征参数。（6）单击“确定”（OK），返回“灵敏度”（Sensitivity）对话框。注意：如果有Mechanica 许可证，先前定义的Mechanica参数和分析也将出现在参数”（Parameters）列表框中。选取Mechanica参数或分析并单击“计算”（Compute）后，系统开始运行多个Mechanica分析。如有“机构动态”的许可证，那么在“目标”（Goals）和“设计约束”（Design Constraints）下，在“机构动态”中创建动态测量是可行的。（7）在“步长”（Steps）下，输入要在最小和最大值之间进行的计算数。或者，要想在计算每个数值时看到模型的变化，请单击“选项”（Options）“优先选项”（Preferences） 并单击“动画模型”（Animate model）。（8）单击“确定”（OK），返回“灵敏度”（Sensitivity）对话框。或者，要想设置设计变量的缺省范围，请单击“选项”（Options）“缺省范围”（Default Range）。（9）单击“计算”（Compute）或单击。对每一个选取参数，都会有一个显示计算的图形窗口打开。（10）要保存研究，单击。单击“关闭”（Close）。敏感度分析的主界面如图2-8所示。图2-8 灵敏度分析的主界面灵敏度分析示例：首先设置工作目录，打开bottle_sensitivity.prt的文件。点击“分析”“模型分析”“单侧体积”。进入单侧体积测量环境中，选取DTM4并在选项栏下选择特征命名为bottle_volume选择按钮完成分析特征。其次，把特征树的在此插入移至抽壳后，步骤如上保存名为shell_wolume。加入一分析特征，点击进入分析界面选择关系分析类型，弹出添加关系对话框，关系为：luid-volume=one_side_vol:fid_bottle_volume-one_side_vol:fid_shell_volume最后进行灵敏度分析，详细过程如图2-9所示。图2-9 灵敏度分析通过图形工具输出敏感度曲线，以所选的尺寸作为X坐标值，以出图用的参数作为Y轴值。图形工具上的点代表分析的步数。为了便于查看灵敏度曲线，可以通过图形工具中的图形窗口选项卡进行设置。可以设置轴标签与否、曲线的颜色、步值点的形状（如点、圆、三角形等）、栅格线显示、轴厚度、文本样式、图形背景色等等。为便于技术文档资料的保存可以输出为EXCEL表格和文本（注：作者所用Pro/E版本为野火4.0M030与MS Office 2007存在不兼容问题，MS Office 2003则可以输出EXCEL文件）。如图2-10所示： a图形工具 b. 图形窗口选项图2-10图形工具与选项2.2.4 可行性与优化研究可行性和优化研究可以使系统计算尺寸值，这些尺寸值使得模型能够满足某些用户指定约束。要获取可行性或优化研究，请单击“分析”（Analysis）“可行性/优化”（Feasibility/Optimization）并从对话框中选取研究类型。优化研究除了能够指定可行性研究的参数，还能够指定目标函数。在优化研究中，作下列属性定义：（1）一组要改变的尺寸（2）每一个尺寸的改变范围（3）设计要满足的一组约束（4）要优化的目标函数（最大化或最小化）。目标函数是作为分析特征的结果而创建的要执行优化研究，系统将进行下列操作：（1）查找可行的解决方案（2）从可行的解决方案当中，选择能够优化目标函数的解决方案。在可行性研究中，作下列属性定义：（1）一组要改变的模型尺寸（2）每一个尺寸的改变范围（3）设计要满足的一组约束分析约束被定义为使用参数（分析特征的结果）和常量值的等式或不等式。取样约束可能如下所示：length 近似值表（Approximation Table）。点击“分析（A）”下拉式菜单“多目标设计研究（B）”。多目标设计研究的选项如下图2-7所示（注：作者Pro/E版本中“多目标研究”选项中的“刀具”翻译错误，应为“工具”） 图2-7 多目标设计研究的选项引导多目标设计研究：要引导多目标设计研究，必须定义设计变量及设计目标。可以选取尺寸或顶级模型参数（整数参数除外）作为设计变量。对于设计目标，可以选取通过分析特征创建的参数。 （1）单击“分析”（Analysis）“多目标设计研究”（Multi-Objective Design Study）。“多目标设计研究”（Multi-Objective Design Study）对话框打开。该对话框由以下两部分组成：1）表树（Table Tree）第一列显示了研究中表的层次（包括主表和衍生表）。第二列为反馈部分，显示每一个表的记录数量。2）表数据（Table Data）显示当前活动表的目录。表中的每一个记录包括记录的数量、设计目标和设计变量。（2）要创建一个新的研究，单击“文件”（File）“新建”（New）并为研究指定一个名称。要打开已存在的研究时，单击“文件”（File）“打开”（Open）并选取研究的名称。（3）要设置主表，请单击“设置”（Setup）“变量/目标”（Variables/Goals）。“主表”（Master Table）对话框打开。（4）在“取样方法”（Sampling Method）框中，选取“自动”（Automatic）或“手工”（Manual）作为取样方法。（5）如果选取“自动”（Automatic）方法，请在“主表”（Master Table）对话框中指定下列内容：1）单击“定义增量”（Define Increments）复选框）可设置设计变量的增量。“增量”（Increment）栏会显示在“主表”（Master Table）对话框的“设计变量”（Design Variables）部分中。为每个设计变量指定增量值，或接受缺省增量值。缺省增量值是该设计变量的最大值和最小值之间的差值。2）设计变量（Design Variables）对于每个设计变量，单击 添加尺寸或单击 添加参数用作为研究中的设计变量。添加的尺寸或参数被作为研究中的设计变量。每个设计变量都被指定给“设计变量”（Design Variables） 表格中的唯一行。指定其最小值及最大值，或接受缺省值。如果已单击“定义增量”（Define Increments） 复选框，则还可以为变量指定增量。要从设计变量列表中删除变量，请选取该变量并单击 。3）设计目标（Design Goals）单击“选取目标”（Select Goals）。“参数选取”（Parameter Selection）对话框打开。选取要包括在研究中的参数，然后单击“确定”（OK）。（6）要使用“手工”（Manual）取样方法设置主表，请从“取样方法”（Sampling Method）框中选取“手工”（Manual）。“主表”（Master Table）对话框打开。（7）在“运行试验数计算方式”（Run Experiments on）下，指定下列选项之一：1）所有组合（All Combination）使用为设计变量定义的取样点的所有可能组合计算试验数。2）每行一个（One Per Row）-将试验数设置为在“主表”（Master Table）的“设计变量”（Design Variables）部分定义取样点的行的行数。注意：如果没有为所有设计变量指定相同数目的取样点，则会显示出