应用工程数据库开发CADCAE集成系统方案

1、应用工程数据库开发CAD/CAE!成系统详细介绍了工程数据库的设计、体系结构、工 作原理及访问实现，并给出了工程 应用实例。应用工程数据库原理在CAD系统中创 建的参数化实体模型，可导入CAE系统中，从而实现CAD/CAE系统的集成，可极大提高 CAE的建模效率。应用 工程数据库技术对提高CAD/ CAE效率及并行工程有重大意 义。引言CAD技术主要用来加快设计速度，缩短设计周期，改进产品的造型和工程 绘图质量，减轻设计人员负担，为数字加工奠定基础。CAE主要是指用计算机 分析工 程或产品性能与安全可靠性，模拟其未来的工作状态和运行行为，及早发现设计缺 陷，对产品进行优化设计，并证实未来工程、

2、产品功能和性能的可用性与可靠性。 其核心理论是基于现代计算力学的有限单元分析技术。CAD软件在创建零部件实体模型方面具有强大的功能，凭借CAD软件的开放性 结构，通过工程数据库进行参数化实体建模，可以方便快捷地创建系列化的模型， 用户可以通过修改几何参数方便地修改实体模型。CAE软件大都提供了建模功能，但其建模效率远远低于CAD在CAE优化设计中需要对分析模型不断地 进行优化、修改、分析、再优化、修改，及对系列化零部件的分析，其建模工作量 之大简直不可想象。因此，实现CAD软件与CAE软件之间基于统一工程数据库的几何模型的共 享，使CAD软件取代CAE软件的建模模块,是解决CAE建模困难、提高

3、分析效率的理想 方法。因此研究开发基于统一工程数据库的CAD/ CAE集成系统具有重大意义。工程数据库的设计工程数据库是用于存储工程数据的仓库，利用工程数据库管理系统，在 程 序中能方便地进行数据交换，工程设计时可以方便地管理和存取工程设计信 息，并 对它们进行有效的查询、插入、删除和更新。在CAD/ CAE系统中使用数据库来管理 工程数据，便形成以工程数据库为核心的系统体系结构，它是通过所有应用程序对 1个公用的数据库存取数据而得到的1个集成系统。使用数据库管理系统主要有两个优点：一是数据的组织、存储和管理与应用 程序严格分开，不受应用程序的影响；二是便于扩展现有的应用系统和开 发新的应 用

4、系统。几何参数数据库是零部件CAD系统绘图的基础和数据来源，在进行实 体建模 以前，首先要创建和设置数据库。Access是Microsoft公司推出的功能强大的面向对象的智能关系型数据库, 其操作界面友好，数据处理和查询速度快，且具有access数据库驱动 程序,能通过ODBC API为应用程序服务。Access数据库的数据类型包括数值 型、字符型、字符串型、日 期型、图表和图形等不同类型的数据，能满足零部件几何参数库中的数据类型要求。因此笔者采用Access数据库创建了零部件数据 源 hedata. mdb ,容包括需进行有限元分析的各种标准零部件的几何结构参数。图1为笔 者建立的hedat

5、a. mdb数据库中某部件的几何结构数据。MlBSM切EaiiBd4：1t441国1 hethia. mdb数惟阡中的几何结构数抵Access数据库提供ODBC数据互连接口，在创建数据库hedatalmdb后，在控制面板中设置数据源管理器，使得Windows操作系统的数据库管理系统DBMS! Access 数据库驱动程序相连接，从而为实现三维造型系统通过ODBC数据库接口访问数据库 hedatalmdb 作准备。ODBC数据库访问的实现开放式数据库互连ODBC (Open Database Connectivity)是微软公司提 出的一个标准应用编程接口 API，对数据库底层做了封装，为客户端

6、应用程序与服务 器端各种数据库的连接提供了双向通用接口。应用程序用SQL数据库查询语言通过ODBC及为ODB所设计的驱动程序，将客户端应用程序发生的SQL语句“翻译”成各种数据库自身的数据库操作，同样各种数据库也对以沿原路 将执行结果 返回给应用程序，从而完成对数据库的任务请求。1ODBC及其体系结构ODBC是关于开放数据库互联的标准，是一种可以用于不同DBMS中存 取数据 的标准接口。它要求各应用程序通过标准的SQL语言访问数据库。ODBC要求SQL应用程序必须通过ODBC驱动管理器使用特定的ODBC驱动程序访问相 应的数 据库。ODBC驱动程序是一个可以被应用程序调用的动态库DLL (Dy

7、 namicLink Library),用户应用程序可以存取具有ODBC驱动程序支持的任何数据 源。在VC+ +环境下，ODBC使用动态库DLL实现应用程序与数据库的互联。ODBC 结构是层次化的，由应用程序、驱动程序管理器、数据库驱动程序和数据源等部件组 成。应用程序通过ODBCAPI与ODBC驱动程序管理器进行交互。ODBC驱动程序管理器 是一个共享的程序库管理器，称为ODBC32. DLL它把应用程序的调用分配给1个或多个 数据库驱动器。ODBC32. DLL可装载或卸载驱动器、检查状态、管理多个应用程序和数 据源之间的联系，如图2所示。图2 ODBC的程序结构2 ODBC的工作原理OD

8、BC是基于DLL方式的,ODBC32. DLL统一管理所有的特定数据库的驱 动器。ODBC的实现采用动态库(DLL)技术，在系统运行时被动态装入和连接。ODBC32. DL通 过ODBC32.INI文件中的数据源了解到对某个数据库应当采用具体 的驱动程序。数据 源是ODBC32. INI文件基本的信息单位，每个数据源对应一个数据库驱动器。0DBC32. INI文件中存放着各个数据源及信息。每个数据源包括 数据源名称、数据源描 述、数据库管理系统的类型、数据库文件存放的路径、该数据库管理系统的驱动程 序、数据库文件的后缀模式。ODBC提供整套应用程序设计接口 (API),包括1个功能强大的函数调

9、用 库,1组错误代码和在DBMS土访问数据库的1个标准SQL语法。通过对ODBC API函数 库的调用，用户可以设计应用程序与数据库的接口，直接建立针对不 同DBM之间的 连接，由此，可以将SQL语句传递到DBMS中，并返回最终结果 集。ODBC通过一系列的句柄实现对数据库的管理和控制。环境句柄为ODBC应用程序设置初始化环境，连接句柄用来建立ODBC驱动器到数据源的组合关 系，语句 句柄是ODBC API的真正任务承担者，用来处理SQL语句及目录函数。ODBC应用程序 运行的基本步骤为：分配ODBC环境;分配1个连接句柄；与1个数据资源相 连；执行SQL语句；取回查询结果；取消与数据资源的连

10、接；释放ODBC环 境。具体流程如图3所示。3 ODBC 6的帀诘与释程3三维造型应用程序对数据库访问的实现根据0DBC工作原理和句柄的申请释放过程，运用VC + +编程技术和ODBCXPI 开发了零部件实体造型系统对hedatalmdb数据库的访问接口，为零部件实体造型系 统参数化建模奠定数据基础。在ARX环境下，用户调用数据库接口访问hedata. mdb，实现三维实体 造型:读取数据库、显示读取数据库和设置运行数据。读取数据库即从数据库hedata. mdb中 读取数据，将数据存放缓冲区；显示读取数据库即将读取的数据 库的几何参数传送至 前台，供用户调用；设置运行数据即将用户选择的几何数

11、据传送至后台，参加实际建 模过程。当用户调用实体造型程序时，ODBC数据库访问接口通过DBM数据库管理 系统 访问hedata. mdb数据库中的数据，调用成功后，在AutoCAD的提示框中将显示 “ODBC初始化成功！”，并将其数据显示在下拉列表框中，供用户调用。CAD/ CAE数据传输接口技术CAD模型数据传入CAE软件的方式有两种：一是通过专用数据接口传递 在该 方法中,CAE程序可与CAD程序“交流”后生成与CAE程序兼容的数据格 式；另一种是 通过标准图形格式传递，目前流行的图形标准由IGES SAT和ParaSoild等。笔者采用ANSYS乍为CAE分析软件,AutoCAD作为CAD软件。两软件 都有相 同的SAT格式数据传输接口，利用AutoCAD二次开发技术创建零部件实体模型，通过 SAT文件接口，该模型可被ANSYS软件所享用，为AutoCAD与ANSY歎件的集成奠定 基础，如图4所不。图4客部件C AD系统与直软件之间的檢型传输结束语几何参数以数据库的形式存放，具有较高的数据独立性，应用程序和数 据结 构间的依赖程度小，用户在数据库中修改参数，而不必修改应用程序