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起重機的三維數(shù)字化設計？結構的基礎上
混合軟件體系結構
wangchonghua'lihua1 2
（l.機械工程上海海事大學上海2001.3.5.中國，
電子郵件：chonghua.wang@gmail.com；
2，伍斯特理工學院，伍斯特01609，MA，USA）
摘要：起重機的三維數(shù)字化設計？基于客戶機/服務器和瀏覽器/服務器體系結構的介紹。基于專業(yè)/工程師平臺？三維參數(shù)化模型的是允許的結構可行的配置生成的客戶端/服務器框架。利用Visual C++開發(fā)由Pro/E和ANSYS的APDL建模模式的GUI 的一個集成方法的三維CAD和CAE提供了包括三維參數(shù)化模型的同步更新和再生的有限元模型分析。在瀏覽器/服務器架構，三維CAD模型的零件組件結構也可以在客戶客戶顯示？在VRML格式5瀏覽器。
關鍵詞：數(shù)字化設計；起重機；混合軟件體系結構的CAD/CAE集成
1引言
集裝箱起重機是一個主要機械,用于船舶運輸和快速增加世界各地近年來。起重機是非常大而復雜的機器。他們的結構有不同的配置和很多的設計參數(shù)，以滿足不同的自然，環(huán)境和經營條件的每一個港口。另外的結構設計應符合要求的強度穩(wěn)定性與累積損傷與振動頻率標準和規(guī)范。因此，對結構進行有限元分析是必要的，因為在商業(yè)計算機輔助設計軟件中，由于結構是非常大的，復雜的，可直接采用有限元分析程序來完成分析任務。
在本文中，數(shù)字設計方法的起重機,提出了基于客戶機/服務器和瀏覽器/服務器混合軟件體系結構。它主要是基于三維參數(shù)化有限元建模技術、CAD/CAE集成技術、Pro/E、ANSYS、MS Visual C java，VRML（虛擬現(xiàn)實建模語言）和EAI（外部程序接口）。該方法包括起重機產品的三維參數(shù)化模型的家庭建筑CAD平臺，建立有限元模型，第二三維參數(shù)化模型的開發(fā)，同步更新和有限元分析，三維CAD模型，對客戶的動態(tài)顯示，在VRML格式的Web瀏覽器
2系統(tǒng)架構概要
在客戶/服務器體系結構，提出了一個框架，支持三維數(shù)字化設計。臺式電腦CAD軟件平臺如Pro/ENGINEER等作為客戶端運行，這要求對零件的設計參數(shù)值，部件和整體結構服務器。然后一個參數(shù)化設計的方法來推廣三維CAD模型。其他桌面電腦的CAE軟件如ANSYS運行平臺也作為客戶，在有限元分析和結構分析建模的實現(xiàn)。基于CAD/CAE的集成方法，在三維CAD模型的零件、部件和結構發(fā)生了變化，同步更新，實現(xiàn)了有限元分析。
在瀏覽器/服務器體系結構，一個標準的互聯(lián)網探索作為瀏覽器，它請求的數(shù)據(jù)從Web服務器的查詢重定向到數(shù)據(jù)庫服務器的Web服務器，它顯示的CAD模型生成客戶對他的網頁瀏覽器在VRML格式。
雖然這種結構可能是一個較低的網絡帶寬瓶頸>但它是一個相對簡單的方法和整個系統(tǒng)的體積可以盡可能少的控制。
在數(shù)據(jù)庫服務器層,數(shù)據(jù)模型是根據(jù)他們的專業(yè)。該系統(tǒng)包括一個基本產品庫維護的設計師,只能為設計師。其他信息,比如用戶信息,3 d模型也在這層管理。
3 基于Olient的CAD / CAE /服務器integraion
3.1 cad平臺起重機的三維參數(shù)化模型的家庭名單
為了支持設計起重機的家庭,對產品平臺開發(fā)cad表示允許代可行的配置結構,組件和每個家庭成員,然后一部分擴展他們所需的大小。cad模型的框架平臺必須提供功能列為符合低點。
1)產品分解成基于自上而下的分層產品結構零部件能夠促進設計任務them開發(fā)團隊,起重機結構簽名必須使用他著名的分層結構化結構。由一個數(shù)字的組件。每個組件可以數(shù)量的子組件或型。該產品以這種方式構建遞歸地繼續(xù),直到所有組件在最低層次的部分。因此產品結構自上而下的方式,創(chuàng)造盡可能多的設計師所期望的水平。圖2顯示了一個簡化的層次產品結構岸邊集裝箱起重機的結構。
2)構建3 d部分特色技術CAD軟件平臺提供的功能技術如Pro /工程師包括:l.草案特性這是基本畫橫截面產生的幾何特征和拉伸,旋轉或掃描-
寧;2.附件功能被添加到基本字符包括洞,圓的角落里,崩潰角等等。根據(jù)特征技術,所有零件的三維模型生成起重機的結構。
3)指定約束關系的組件創(chuàng)建中(產品族零部件使用——表示看來好像約束關系。在組裝模塊等cad軟件pro /工程師,約束模型的部分組件或整個起重機結構設計參數(shù)的值改變時,尺寸參數(shù)和設計變量之間的關系構建準確。等商業(yè)CAD軟件pro /工程師提供了功能設置設計參數(shù)和設計參數(shù)和尺寸變量之間建立關系。
4)生成組件或產品的裝配模型以自底向上的方式基于約束關系結構的層次結構的基礎上,一個設計師可以開始構建三維模型的一部分當任務被分配給他。另一方面,3 d建模組件由一個設計師的被分配只能開始創(chuàng)建子組件和零件。所以實際建?；顒邮亲韵露系倪^程。根據(jù)分層起重機的結構和裝配零部件之間的約束關系,生成組件所需的3 d模型。
3.2 代起重機有限元分析模型
在有限元分析中,數(shù)學模型應盡可能準確地模擬實際對象趕到那里。通常應該進行有限元分析整個起重機的結構。
結構非常龐大而復雜的元素將幾百萬的數(shù)量得到一個可接受的解決方案。是不可能使用任何有限元分析程序商業(yè)CAD 產品完成任務。ANSYS是入選,是因為其強大的結構分析的功能。同樣的原因,在ANSYS板元素不會被采納。beaml88元素用于建立有限元分析國防部會。
在ANSYS中,提供了兩種建模模式建立有限元分析模型,人機互動模式也稱為GUI模式和APDL命令流流輸入模式的模式。
兩種模式也參考文獻中描述的優(yōu)點和缺點。總結的背景知識的GUI和ANSYS的APDL模式,起重機結構的有限元分析模型是真實的-
基于復合模式的工業(yè)區(qū)。第一位?結構的有限元分析模型可以通過ANSYS構建,CAE分析結構的實現(xiàn)?和相應的日志文件生成。然后日志文件可以修改通過使用ANSYS參數(shù)化設計語言APDL提供。APDL文件的結構包括一代的模型?施加的載荷和約束,解決和處理后建立。
代的模型由參數(shù)定義,建立節(jié)點/單位/部分等。新起重機結構的有限元分析模型由運行APDL文件。圖4顯示了結構的有限元分析模型及其應力分析圖表。
3.3 基于Visual c++ CAD / CAE的集成
[1]建立CAD / CAE的集成開發(fā)環(huán)境可以實現(xiàn)CAD / CAE的集成開發(fā)使用Visual C P P和Pro / TOOLKIT。后者是一個利用Pro /工程師提供的軟件工具包。文件路徑和庫文件路徑的pro / TOOLKIT文件路徑的APDL建立在Visual C PP,CAD / CAE的集成開發(fā)環(huán)境。
[2]的基礎的CAD / CAE集成設計對話框Visuil CPP開發(fā)環(huán)境,CAD / CAE集成設計對話框部分的組件和整體結構建立了通過Visuil CPP提供的設計工具。
[3]CAD / CAE集成過程第一,設計參數(shù)值是通過com數(shù)據(jù)庫連接顯示rn CAD / CAE集成設計對話框的文本框。第二,新的設計參數(shù)值輸入通過設計對話框并保存數(shù)據(jù)庫連接相應的起重機的設計參數(shù)值在文件也自動修改。一些修改文件等一些參數(shù)的變化只是節(jié)點的有限元分析的縱坐標一些修改將改變元素的字符^橫截面,加載etc.Next的價值和方向,繁榮和起重機結構的新3 d cad模型自動構建。然后>新APDL執(zhí)行文件和新起重機的有限元分析 ANSYS軟件環(huán)境中再生。最后基于修改有限元模型的有限元分析和計算進行證明是否新鮮
4 產品數(shù)據(jù)庫結構
為了建立3 d場景演示>設計師必須實例化一個文件中的每個部分設計參數(shù)值的組件和結構。結果是大量的文件,因為這樣復雜系統(tǒng)的發(fā)展,一些設計師工作接近對方。即使有強大的限制在文件命名,概述很快就迷路了。保證數(shù)據(jù)完整性和正確的零件或組件之間的關系,使用一個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。解決方案是一個數(shù)據(jù)庫?；井a品庫由設計參數(shù)信息,配置的結構,是由設計師,只能為設計師。使用數(shù)據(jù)庫,一些一般性的問題將得到解決:
[1]數(shù)據(jù)的完整性
在文件系統(tǒng)上,設計師的變化首先保存文件然后刪除的設計師之后保存相同的文件。但不能修改CAD模型兩個設計師同時使用數(shù)據(jù)庫的事務機制。
[2]的直接關系
有直接關系的數(shù)據(jù)實體模型、技術三維模型之間的依賴關系可以很容易地找到。給設計師一個提示,直接關系模型也必須改變后的變化在一個模型。
[3]中心數(shù)據(jù)管理
中央數(shù)據(jù)提供了備份和版本控制的幾個優(yōu)點。數(shù)據(jù)聚類數(shù)據(jù)集群加快數(shù)據(jù)訪問,因為每個設計師電腦可以獲得所需的信息。這是非常重要的對分布式和協(xié)同設計項目。實體關系(ER)模型,它是一項很受歡迎的高數(shù)據(jù)模型,用于數(shù)據(jù)庫設計基本產品。其變化經常用于數(shù)據(jù)庫應用程序的設計,和許多數(shù)據(jù)庫設計工具使用的概念。ER描述數(shù)據(jù)實體、關系和屬性。模式的基本對象
代表是一個實體,是在現(xiàn)實世界中獨立存在。每個實體的屬性,即特定的屬性,描述一個特定的實體t。會有一個為每個屬性的值。描述每個實體的屬性值成為一個主要的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。間的關系類型R n實體類型EI,E2,……,定義了套協(xié)會或實體從這些類型的關系。實體類型及實體集、關系類型及其對應關系通常稱為同名的R。
根據(jù)分層數(shù)據(jù)庫實體。每一部分,組件和結構可以表示成一個實體屬性描述的設計參數(shù)。空間起重機產品的零部件之間的關系表示為集r的關系數(shù)據(jù)庫是使用Microsoft SQL 組件構造(COM)組件是用于數(shù)據(jù)庫連接從CAD / CAE集成設計接口。
5 基于瀏覽器/ Server9,1的3 d模型
瀏覽器/服務器體系結構是用來顯示3 d cad模型的零件,組件和整個結構的客戶?S瀏覽器m vrml格式。一個標準的互聯(lián)網探索瀏覽器的基礎。在Java應用程序服務器程序實現(xiàn)以下幾個原因。最重要的一個虛擬現(xiàn)實建模語言VRML 1.0和2.0版本。Java applet EAI是用來連接VRML世界通過Java applet與HTML頁面動態(tài)控制VRML場景。
6結論
岸邊集裝箱起重機的三維數(shù)字設計嗎?基于混合模式的客戶機/服務器結構和瀏覽器/服務器介紹了。
基于自頂向下的層次產品結構?特征技術?裝配約束關系?自底向上的裝配過程和維度關系提供的Pro /工程師嗎?CAD平臺構建三維參數(shù)化模型的家庭允許代起重機結構的可行的配置。
總結的背景知識的GUI和ANSYS的APDL模式平臺?起重機結構的有限元模型,實現(xiàn)了基于復合模式。
在MS Visual c++的幫助嗎?CAD / CAE的集成開發(fā)方法由再生的3 d參數(shù)化CAD模型?同步更新和分析的有限元模型。
基于JAVA的技術嗎?VRML,EAI,動態(tài)顯示最新的3 d 模型在客戶的瀏覽器實現(xiàn)。
構建基本的產品和用戶信息使用Microsoft SQL Server 2000。
該系統(tǒng)可以大大提高設計的效率岸邊集裝箱起重機嗎?結構。