CAD CAM技术讲义.ppt

等距面 是按给定距离和等距方向，生成与已知曲面等距的曲面。 平面 1、裁剪平面：将封闭轮廓进行裁剪后形成的一个有边界的平面。 XOY平面：绕X或Y轴旋转一定角度生成一个指定长度和宽度的平面。 YOZ平面：绕Y或Z轴旋转一定角度生成一个指定长度和宽度的平面。 XOZ平面：绕X或Z轴旋转一定角度生成一个指定长度和宽度的平面。 三点平面：按给定的三点生成一个指定长度和宽度的平面，其中第一点为平面中点。 矢量平面：生成一个指定长度和宽度的平面，其法线的端点为给定的起点和终点。 曲线平面：在给定曲线的指定点上，生成一个指定长度和宽度的法平面或切平面。 平行平面：按指定距离，移动给定平面或生成一个拷贝平面 工程师进行创新设计的重要手段和工具 工程和制造企业的生命力在于工程/产品的创新，而对于工程师来说，实现创新的关键，除了设计思想和概念之外，最主要的技术手段，就是采用先进可靠的CAE软件. CAE技术：包括有限元法FEM、边界元法BEM、运动机构分析、气动或流场分析、电路设计和磁场分析等。有限元法在机械CAD中应用最广泛。 计算机辅助工程分析的关键是在三维实体建模的基础上，从产品的方案设计阶段开始，按照实际使用的条件进行仿真和结构分析，按照性能要求进行设计和综合评价，以便从多个设计方案中选择最佳方案。 二、应用范围 （1）对受有载荷作用的产品零部件进行强度分析；计算已知零部件尺寸在受载下的应力和变形，或根据已知许用应力和刚度要求计算所需的零件尺寸；如果所受的载荷为变动载荷，还要计算系统的动态响应。 （2）对作复杂运动的机械或机器人机构等进行运动分析，计算其运动轨迹、速度和加速度。 （3）对系统的温度场、电磁场、流体场进行分析求解。 （4）按照给定的条件和准则，寻求产品的最优设计参数，寻求最优的加工规则等。 （5）在复杂表面的数控加工中，当选定加工刀具后，计算刀具的加工位置，以生成数控加工码。 （6）对已成形的产品设计方案和加工方案进行仿真分析。 CAE软件分类 针对特定类型的工程/产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化计算的软件，称为专用CAE软件。 可以对多种类型的工程/产品的工程行为进行计算分析，模拟仿真，性能预测、评价与优化的软件，称为通用CAE软件。 通用CAE软件主要由有限元软件、优化设计软件、计算流体软件、电磁场计算软件、最优控制软件和其它专业性的计算软件组成。 三、发展过程 计算机辅助工程计算起源于五十年代中期。 实用的CAE软件诞生于七十年代初期。 从七零年到八五年的十五年，是CAE软件的功能和算法的扩充和完善期，到八十年代中期，逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件。 到八十年代后期国际上知名的CAE软件有NASTRAN, ANSYS, ABAQUS, DYN－3D, MARC, ASKA, DYNA, MODULEF、FASTRAN 等。 国内的CAE软件主要是JIFEX, FEM, FEPS, …等。 四、有限元分析系统的原理、结构与组成 1、有限元分析系统的原理 把要分析的连续体假想地分割成有限个单元所组成的组合体（离散化）。这些单元仅在顶点处相连，连接点（节点）且为有限个节点，承受等效的节点载荷，根据平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合，成为一个组合体，综合求解。由于单元个数有限，节点数目有限，称为有限元法。 常用的单元类型： 一维单元包括线性、二次和三次梁单元 二维单元包括线性、二次和三次的三边形和四边形单元。 三维单元又分为厚壳单元和体单元两种类型，厚壳单元包括线性、二次和三次的楔形和方形单元；体单元包括线性、二次和三次的四面体、楔形体和六面体单元。 五、基本解法：满足边界条件的情况下，求解基本方程。 六、优化设计 优化设计提供了一种逻辑方法，它能在所有可能设计 的方案中进行最优的选择，在规定条件下得到最佳设计 效果。 其原则是寻求最优设计， 其手段是计算机和应用软件， 其理论是数学规划法。 优化设计主要包括两部分内容： 建立优化设计数学模型； 采用适当的最优化方法，求解数学模型。 1、优化设计数学模型 优化设计的数学模型主要包括三部分的内容，即设计变 量、约束条件、目标函数，称为优化设计的三要素。 （2）约束条件（约束函数） 约束条件一般分为边界约束和性能约束。 约束按其数学表达形式又可分为等式约束和不等式约束，写成统一的 格式为： m代表不等式的约束个数，（p-m）代表等式的约束个数。 （3）目标函数 优化设计的目的就是在多种因素下寻求一组最满意、最适宜的设计参数。它是设计方案