数字化设计与制造第六章

6.1数字化仿真技术概述6.1.1数字化仿真技术及其分类

6.1.2数字化仿真的基本步骤对系统模型的试验，研究已存在或设计中的系统性能的方法及其技术。反正可以再现系统的状态、动态行为及其性能特征，用于分析系统配置是否合理、性能是否满足要求、预测系统可能存在的缺陷，为系统设计提供决策支持和科学依据。6.1.1数字化仿真技术及其分类图6-1系统仿真的研究案例

a)基于物理模型的飞机风洞试验b)汽车实物碰撞试验以及其中的仿真驾驶员

c)基于数字化仿真的汽车碰撞试验d)汽车保险杠注塑成型的数字化仿真与优化

e)鼠标模具的数控加工仿真f)连杆生产线生产能力的仿真试验6.1.1数字化仿真技术及其分类6.1.1数字化仿真技术及其分类(1)物理模型(physical

model)。

(2)数学模型(mathematical

model)。

(3)物理-数学模型(physical-mathematical

model)。

图6-2系统、模型与仿真之间的关系6.1.1数字化仿真技术及其分类表6-1面向机械产品开发和制造系统的数字化仿真软件软件名称公司名称主要应用领域Flexsim美国FlexsimSoftwareProducts，Inc．物流系统、制造系统仿真Matlab美国MathWorks，Inc．数值计算、控制及通信系统仿真Simpack德国IntecGmbH机械系统运动学、动力学仿真系统Witness英国LannerGroup汽车、物流、电子等制造系统仿真Moldflow美国Autodesk，Inc．注塑模具成形工艺仿真Deform美国ScientificFormingTechnologiesCorporation金属锻造成形仿真MSC．Nastran美国MSC．SoftwareCorporation结构、噪声、热及机械系统动力学等仿真6.1.1数字化仿真技术及其分类(1)有利于提高产品及制造系统的质量。

(2)有利于缩短产品的开发周期。

(3)有利于降低开发成本。

(4)可以完成复杂产品或系统的操作培训。6.1.1数字化仿真技术及其分类表6-1面向机械产品开发和制造系统的数字化仿真软件MSC．ADAMS美国MSC．SoftwareCorporation机构运动学、动力学仿真与虚拟样机分析ANSYS美国ANSYS，Inc．结构、热、电磁、流体、声学等仿真COSMOS美国SolidWorksCorporation机械结构、流体及运动仿真ITI⁃SIM德国ITIGmbH机械、液压气动、热能、电气等系统仿真FlowNet美国EngineeringDesignSystemTechnology管道流体流动仿真ProModel美国ProModelCorporation制造系统、物流系统仿真ServiceModel美国ProModelCorporation服务、物流系统仿真VisSim美国VisualSolutios，Inc．控制、通信、运输、动力等系统仿真6.1.1数字化仿真技术及其分类表6坦-1躲面咸向机回械产辨品开供发和醉制造聚系统此的数舅字化锦仿真楼软件WorkingModel美国MSC．SoftwareCorporation机构运动学、动力学仿真Simul8美国Simul8Corporation物流、资源及商务决策仿真HSCAE、SC⁃FLOW华中科技大学注塑模具仿真分析Automod美国BrooksAutomation，Inc．生产及物流系统规划、设计与优化Teamcenter德国SiemensPLMSoftware产品全生命周期管理仿真软件NX德国SiemensPLMSoftware产品数字化设计、分析与制造Pro/Engineer美国ParametricTechnologyCorporation产品数字化设计、分析与制造Algor美国Algor，Inc．通用性工程仿真分析CATIA法国DassaultSystemesGroup产品数字化设计表6绒-1翁面复向机寄械产接品开瓦发和指制造慎系统刺的数悦字化待仿真贵软件SIMULIA法国DassaultSystemesGroup产品虚拟测试分析DELMIA法国DassaultSystemesGroup产品数字化制造VERICUT美国CGTechCorporation数控加工的编程与优化仿真EXTEND美国ImagineThat，Inc．生产及物流系统仿真Z⁃Mold郑州大学塑料模具仿真分析Arena美国RockwellSoftware，Inc．制造、物流及服务系统建模与仿真PAM⁃STAMP/OPTRIS法国ESIGroup冲压成形仿真PAM⁃CAST/PROCAST法国ESIGroup铸造成型仿真PAM⁃SAFE法国ESIGroup汽车被动安全性仿真PAM⁃CRASH法国ESIGroup碰撞、冲击仿真PAM⁃FORM法国ESIGroup塑料、非金属与复合材料热成形仿真SYSWELD法国ESIGroup热处理、焊接及焊接装配仿真6.暗1.比2乡丰数字逆化仿体真的剑基本补步骤1.拾问剂题描腹述与下需求听分析2.明设定润研究崭目标毯和计着划3.凶建立善系统即的数捕学模盈型4.朱模型僚的校课核、巡寿验证豆及确秩认5.东数据拼采集6.走数学都模型往与仿舱真模击型的瞒转换7.归仿真咳试验取设计8.含仿真堤试验9.戏仿真句数据臂处理蹈及结岔果分役析10耽.优碰化和吐决策图6恒-3袭系芳统、雅试验扰与模蚀型求抛解之翁间的相关系6.艳1.用2哗数字刊化仿升真的击基本因步骤图6揭-4棚系谣统建货模与病仿真黄应用酒的基屋本步骑骤6.辨1.证2葛数字系化仿市真的发基本菌步骤6.英2察数字蓝化仿美真技拐术中盟的有吴限元关法(FE村M)6.辱2.版1湾有限贝元法凡的基换本概鹊念6.缺2.亭2拉有限怠元法乖的求号解步醋骤6.服2.忽3建主流才有限燥元分粪析软到件介腔绍6.杏2.辛4挑有限裹元法康的应物用案歉例有限座元是叫一种秧基于摆计算鹿机的狭数值申仿真川技术冲。6.擦2.挽1遗有限爪元法筋的基钉本概下念6.邮2.伪2僵有限识元法逆的求棵解步宫骤1.隆结僚构离循散2.趴单元无分析3.帐单元污应变堵及力循分析4.惩整体写刚度规矩阵诵叠加5.冰基本柄方程莫和边追界条艘件6.牺位移刚和应产力的司求解结构私离散贼即将携求沫解区祥域分踢割成际某种邀具有顷几何么形状魄的单堆元。1.相结振构离棋散图6拴-5芦平帖面单吧元的举基本碧形式2.乔单元狱分析图6趣-6讽单幅元离霜散及鸡节点悲、单纺元编聪号2.蔑单元雅分析图6斯-7宅平网面三赚角形滩单元3.锡单元著应变狐及力亏分析由于链各单搬元刚肤度矩遇阵是担在统算一的无直角病坐标穷系下踢建立塘的，滑可直档接叠恒加，捉将各鸡单元腥刚度俩矩阵市中的肢字块宇按其揭同意贺编号逆的下救表加添入到利整体掌刚度竹矩阵组相应样的子舟块下楚。4.腔整体域刚度虫矩阵乞叠加当第热一边臂界值们条件师非齐遣次时芦，例仇如u（a）=α，则急需象出其他蜓单元夕一样贯形成e1=[谈x0，x1]上的随单元诱刚度绿矩阵游。5.辣基本芝方程私和边暴界条警件得到臣全部垮的节似点位喇移后惨，利午用弹先性力暴学求睬单元宫的应季力和柿应变杏。6.湾位移喜和应苦力的很求解6.醉2.聋3秀主流默有限积元分漆析软鸣件介裙绍1.易有限滥元分摘析软批件的膀基本众模块2.象主流蓝有限两元分子析软扭件介爷绍1.述有限将元分傍析软念件的伏基本社模块(1慕)前垦置处菠理模拖块。(2正)有愚限元架分析练模块励。(3芒)后打置处士理模抬块。构造帜几何物模型继，划棕分有译限元毛网格翅，节卧点及践节点屠编号烈，设面置在泛和、鞠材料坡和边潮界条质件等宋。(1奔)前绢置处贫理模菊块进行撞单元鬼分析乱和整衔体分商析，闷如求山解位父移、芬应力阵等。研一般室，软涉件提绑供各位种有撑限单肢元库秤、材祸料库炸及算摆法库扫，并赞根据剃对象睡的物吸理、陕力学般和数报学特旦性，齿将问德题分溪解成侍若干片个子男问题记，由群不同贼的有夜限元欣子系烘统分币别完芒成计怨算。(2已)有牌限元瓶分析侵模块用于疏计算啦结果到的整犁体、唐分析茅、编外辑和妙输出评。(3麦)后削置处勿理模桑块图6质-8志有蜡限元快分析鸭软件贺的模汇块组睁成1.体有限旁元分小析软爱件的发基本太模块2.估主流孙有限超元分窗析软亡件介涌绍(1愤)AN迟SY黑S。(2宋)MS职C.NA舍ST篮RA日N。(3樱)Co宋sm赢os壤Wo源rk誉s。(1姜)AN绪SY骨S。1)痒结构英静力衔分析么。2)勾结构梯动力蚊学分鹅析。3)材结构权非线民性分惜析。4)若动力款学分晨析。5)怕热分椒析。6)鹅电磁评场分羊析。7)思流体恨动力销学分图析。8)肤声场羞分析领。9)如压电仅分析议。1）静姨力分骨析2）屈多曲分椒析3）动徐力学申分析4）自澡动部降件模拐态综新合法-A扯CM歉S5）热河分析6)气弹鸣弹性上及颤狠振分忽析7）流-固耦匹合分阔析8）多棋级超诞单元报分析(2闭)MS瞒C.NA趋ST肚RA棍N1)静应主力分铲析2)频率蹦分析。3)失稳户分析4)热分福析5)热分矮析。6)非线铜性分摆析7)间隙/接触咽分析。8)后动伸力分良析9)疲劳栋分析10）流锈体动齿力学乌计算求（CF忧D）(3门)Co蜘sm奶os兆Wo病rk昼s6.菊2.罪4畅有限烫元法算的应赴用案否例1)矩浇道盼口位嘱置预翁测。2)玩流动吼分析仆。3)羽冷却庭分析感。4)趴翘曲学变形置分析桑。5)冻材料萄和注云塑工真艺分堂析。6)跪应力翅分析蛙及收呼缩分惜析。图6启-9遥数睬字化叮仿真礼技术鱼在注琴塑模旁具开插发中饱的功凯用分秤析6.词2.胜4临有限照元法谎的应尿用案唤例图6梨-1泥0扔注塑硬成型椅的工露作循菜环6.手2.若4锣有限必元法巡寿的应跟用案术例(1祸)前置昨处理视。(2痰)仿真鲜计算陈。(3炕)后置替处理裤。6.裂2.迫4拒有限诸元法袍的应葬用案通例(1同)前污置处敞理。1)街塑件舱三维衫模型深导入狸。2)扒网格虽划分睡和修款补。3)鞋选择历成型撑材料讽及其扭工艺晋参数欣。4)页工艺并参数断设置斗。图6俩-1怕1颤注塑托成型鼓的工浩作循捕环a)尖中层情面模距型经b)株双层王面模能型设c)乎三维条实体炒网格茫模型(2红)仿真撞计算(3纯)后狂置处魔理。1)直建立呆项目旋(pr耳oj领ec盗t)，灭输入商保险羽杠数节字化饶模型没。2)模划分袜网格凶、设虏置浇慰注系脉统及勾冷却呢系统阔。3)珠选择凑材料狭及工新艺参竭数。4)荐仿真汪结果少分析父。图6拍-1哥2遭注塑息成型涌仿真亡分析僚的基船本流垄程(3蛮)后萝置处护理。图6爆-1扣3句保险自杠实屿体模币型(3场)后唤置处丝式理。图6射-1啦4英保险汪杠网咸格划动分以疲及浇肿注、掩冷却准系统下设置(3捐)后凝置处容理。图6支-1险5冈保险报杠的逐充填弦过程(3杠)后燥置处亭理。图6鞋-1级6险保险头杠的重熔接验痕分欺析(3泻)后允置处眼理。图6竭-1合7南剪切尺应力票及剪田切速溉率分麻析(3卫)后啄置处洒理。6.捏3坡虚拟莫样机咐技术6.余3.却1捷虚拟凭样机劲技术著概述6.疾3.侨2虚主流供虚拟筑样机丘解决匀方案6.隐3.纷3轿虚拟调样机党软件家AD竞AM免S介邮绍虚拟败样机劲技术号（VP荒T，vi贝rt或ua非l澡pr本ot争ot惜yp介in相g氏te池ch应no躺lo行gy宰)是一旗种基权于虚疲拟样壶机的超数字驴化设庄计方箭法，炉是各口领域CA武x/笛DF功x技术物的发拿展和邻延伸脏。虚犯拟样坊机技粘术进命一步钻融合乡丰了先陆进建企模/仿真北技术鸭，现摸代信驾息技炎术，狸先进药设计真制造设技术寻和现丸代管退理技贞术，侄将这冈些技陷术应造用于底复杂蝇产品戴全生严命周逆期和你全系税统的水设计瞧，并蕉对他彻们进围行综播合管敌理。6.痕3.斑1岩虚拟梳样机旅技术嗓概述图6炭-1抄8锡产品务开发吵模式炉的演破变过社程6.娇3.态1燃虚拟喉样机畜技术冈概述图6涝-1校9旺虚拟讽样机衬技术文的学车科体睁系6.幕3.狐1讽虚拟惯样机眠技术谱概述6.酬3.匙1衬虚拟鼠样机晋技术耻概述(1钩)数确字化改方式糕。(2习)贯图穿产般品全郑生命午周期贤。(3聋)网裳络协搂同。图6跃-2勉0茫某型型飞机末的虚久拟样棕机开鞠发6.缺3.删1区虚拟记样机轰技术鬼概述图6堤-2曲1腐某型撕轮船级的虚炎拟样再机开菠发6.证3.贿1双虚拟法样机逃技术滋概述图6穿-2晒2任产品乔性能劝试验晓及开谋发手广段变险化趋名势6.妨3.容1王虚拟狸样机娇技术惧概述6.迫3.辽2傍主流斩虚拟茄样机校解决缴方案1.棒基于So锈li片dW昨or溪ks的虚包拟样缠机解少决方唯案2.Da沉ss很au凯ltSy母st肾em敞es公司自的虚删拟样敏机解辽决方繁案3.MS雀C.So绩ft锯wa惹re公司掏的虚蓬拟样跳机解腰决方抢案图6存-2计3贼基于变So膝li寻dW遵or倡ks连软件的虚互拟样作机设霸计1.牢基于So央li勾dW栽or睛ks的虚呢拟样坚机解羞决方篇案2.Da播ss差au且ltSy巩st映em递es公司太的虚有拟样错机解局决方剩案1)CA婚TI石A。2)SI榜MU众LI堡A。3)DE观LM远IA。4)EN抓OV舞IA。5)芽3DV法IA。图6朴-2快4芽基于汗3D爆VI鸣A的欧工业盗产品竹虚拟促样机础设计2.Da播ss史au热ltSy讲st宋em扶es公司亏的虚食拟样牢机解币决方久案3.MS伯C.So渗ft干wa提re公司恼的虚晃拟样哄机解硬决方赞案1)MS阶C.Na远st名ra摔n。2)MS王C.Pa吃tr炒an。3)MS疮C.Ma撇rc。4)MS授C.AD粘AM恶S。5)MS口C.Ea滔sy5。6)MS味C.Dy可tr勤an。7)MS坛C.Fa扛ti拳gu振e。8)MS户C.So栗fy。9)MS粗C.Fl恶ig地ht隐Lo纳ad甲s。10莫)MS缴C.Ac济tr析an。图6苍-2斗5刑MS哑C.制So懒ft联wa扶re尘公司箩的企柱业级避仿真篇架构3.MS闪C.So含ft轰wa步re公司榨的虚壮拟样牲机解狡决方抹案图6评-2米6伶Si西em聋en朽s泡PL犹M至So尖ft庸wa昨re机公司蛋的生喷命周喷期仿该真战胃略3.MS穗C.So运ft复wa份re公司跃的虚舞拟样搅机解百决方趴案6.圆3.止3欺虚拟铜样机因软件挠AD卡AM骆S介谜绍1.确机械舰系统筐运动座学及舅动力绪学仿友真分堤析的浩原理2.隐虚闹拟样飞机设倍计软追件AD免AM税S介绍AD虹AM肚S全称救是机洋械系悔统自倦动动使力学档分析戏软件亦，是揪美国MD醒I’纹S公司责生产哗的软习件，讽它是冒目前挡世界斤范围吃内使破用最后广泛岔的多悬体系陡统仿渡真分确析软芹件，梳它为惧用户寄提供息了强拒大地床建模危、仿遗真环虽境，掠使用纷户能刷够对仪各种彩机械突系统肠进行团建模捞、仿久真和进分析支，和响其他CA滑D\皂CA释E软件提相比舰，AD挎AM烤S具有凝十分榴强大仓的动桥力学养和动诉力学昂分析杨系统榜，其艘建模蚁反震装的精松度和搏可靠授性在享现在拼所有梨的动浩力学朱分析愚软件常中也丽名列宣前茅丧应用腊它可守以方掏便的屠建立肤参数奴化的泳实体煤模型粒，并翻采用辨多刚婚体系汗统动立力学职原理古进行障仿真毒计算。1.中机械勉系统豪运动守学及升动力搞学仿孝真分