基于工程數(shù)據(jù)庫的起重機結構計算機輔助設計-中文翻譯

《基于工程數(shù)據(jù)庫的起重機結構計算機輔助設計-中文翻譯》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《基于工程數(shù)據(jù)庫的起重機結構計算機輔助設計-中文翻譯（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

譯文：基于工程數(shù)據(jù)庫的起重機結構計算機輔助設計摘要根據(jù)大型復雜結構機械 CAD/CAM 專業(yè)，根據(jù)起重機的結構工程數(shù)據(jù)庫的 CAD / CAM 系統(tǒng)是本文提出的。基于自頂向下的層次結構，特征技術，裝配約束關系，自下而上的裝配工藝和向下到頂部尺寸約束關系，建立了一個三維參數(shù)化模型族的計算機輔助設計平臺，允許生成可行的配置的起重機結構。一個總結的 GUI 和 ANSYS 的 APDL 圖案的背景知識，起重機的有限元模型是基于組合模式的建立。實現(xiàn)了有限元模型的同步更新和分析。在系統(tǒng)中構建了 2 種工程數(shù)據(jù)庫。一個是參數(shù)化的數(shù)據(jù)庫，包含了各種參數(shù)化的零件和部件，常用于起重機結構。另一種是針對每一個單獨的起重機而設計的，其中包括用于起重機結構的所有部件和部件，其中參數(shù)化的變量被確定的值所代替。以后可以用來創(chuàng)建 BOM，建立有限元模型，安排零件在數(shù)控切割鋼板，焊接和制造工藝裝置設計。微軟 SQL 服務器選擇構建數(shù)據(jù)庫和 CAD／CAM 集成是使用 MS VC++ 6和 Pro/TOOLKIT 實現(xiàn)。關鍵詞計算機輔助設計/凸輪，結構，起重機，工程數(shù)據(jù)庫，三維設計1。在過去的幾十年里，國際貿(mào)易迅速增長，這依賴于世界物流的運輸鏈。深水港的能力，迅速處理和分發(fā)大量的集裝箱和貨物，這是在在物流鏈中不斷發(fā)揮關鍵作用?，F(xiàn)在世界上幾乎所有的港口都在忙著擴張。港口起重機在最近幾年迅速增長。港口起重機是非常大的，復雜的機器，越來越大，更自動化，更高的速度，以滿足巨大的船舶和大量的負載和卸載。與一般的機器相比，它具有一個獨特的組成部分，它是一個巨大且復雜的結構。起重機結構的計算機輔助設計/凸輪機構的特點是：起重機的結構型式和設計參數(shù)，滿足各種不同的自然、環(huán)境和運行條件的設計參數(shù)。結構由幾個部件組成。每一個部件都是由焊接而成的。雖然很多零件都是矩形板，但它們的厚度可以隨構件的變化而不斷變化，以減輕重量，同時保持足夠的強度。此外，有大量的結構細節(jié)，讓組件支持外部負載。因此，該組件是非常復雜的。C）的結構設計應符合強度、穩(wěn)定性等要求，補償?shù)臉藴屎鸵?guī)范，累積損傷和振動頻率等。因此有必要對結構進行有限元分析。由于結構非常大，復雜，任何有限元軟件包的商業(yè)計算機輔助設計軟件是不夠的，以處理復雜結構的起重機。起重機結構凸輪的技術比較簡單。特別是數(shù)控切割和自動焊接在大多數(shù)工廠都有廣泛的應用。本文提出了起重機結構的計算機輔助設計/計算機輔助設計。它主要是基于程序的計算機與參數(shù)化三維建模技術、有限元分析、工程數(shù)據(jù)庫技術、Pro/E、ANSYS、MS Visual C++和微軟 SQL Server。該系統(tǒng)包括建立起重機械三維參數(shù)化模型族的計算機輔助設計平臺，建立有限元模型，二次開發(fā)的三維參數(shù)化模型，同步更新和有限元分析，參數(shù)化和若干模型的構造和收集信息，組件和起重機的應用和供應平臺。2。為了支持起重機設計的計算機輔助設計平臺，設計了起重機的三維參數(shù)化模型，為每個家庭成員提供了一種可行的起重機、部件和部件的配置，然后將它們縮放到期望的尺寸。港口集裝箱起重機計算機輔助設計模型平臺的框架，為港口集裝箱起重機提供支持功能：2.1。分解成零部件和零部件的基礎上的自頂向下的層次結構的產(chǎn)品結構，能夠方便的設計任務的開發(fā)團隊的成員，一個起重機的設計必須以某種方式結構化。著名的層次結構的產(chǎn)品結構是用于此。起重機由若干部件組成。每個組件可以包含若干子或一部分。第一種類型的組件被稱為復合組件（在下面的文本，我們只稱之為組件） ，第二類是一個單一的組件（我們稱之為下面的一部分）。該產(chǎn)品結構以這種方式持續(xù)下去，直到所有的組件在層次結構中的最低水平。因此，產(chǎn)品是結構化的自上而下的方式，創(chuàng)造盡可能多的層次，如所需的設計師。圖 1 顯示了一個簡化的集裝箱起重機的層次結構。2.2。構建了基于特征技術特征技術的 CAD 軟件平臺如 Pro/Engineer 提供的三維零件模型、SolidWorks 等包括：a）草案的特點，基本幾何特征繪制截面拉伸，旋轉或掃描；b）附件的功能被添加到基本特征包括孔、圓角、塌角等。根據(jù)上述特征技術，生成集裝箱起重機零件的三維模型。2.3。指定組件的空間約束關系，以創(chuàng)建產(chǎn)品種類的組件和組件之間的空間關系，在產(chǎn)品族中的代表使用裝配約束關系。在計算機輔助設計軟件的裝配模塊中，如支持/工程、裝配等約束關系，如匹配、對準、插入和切向等。在這里，根據(jù)起重機的層次結構，零部件和組件之間的關系是建立使用裝配約束提供的專業(yè)/工程師。圖 2 表示門戶框架中的組件之間的裝配約束關系。2.4。為了使零件、零部件和起重機的設計參數(shù)發(fā)生改變時，為了使零件、部件和起重機的新的三維模型發(fā)生改變，從而建立起到頂部尺寸約束關系，從而建立零件或部件的設計參數(shù)。設計參數(shù)由設計人員根據(jù)零件或部件的結構設計。尺寸變量，這是自動生成時，三維模型的零件或組件，控制真正的幾何尺寸和拓撲關系的一部分或一個組件。因此，為了使設計參數(shù)發(fā)生變化時，零件、部件或吊車的精確的新模型得到改變，應準確構造設計參數(shù)和尺寸變量之間的關系。商業(yè)計算機輔助設計軟件，如專業(yè)/工程師提供的功能，建立設計參數(shù)和設計參數(shù)和尺寸變量之間的關系。必須指出的是，每一部分都將被用來組成一個組件。所有的引用而不是對部分實體將失效，必須重新開業(yè)。因此，重要的是要設置所有的參數(shù)的模型的一部分。2.5。部件或產(chǎn)品的裝配約束關系的基礎上，根據(jù)起重機的層次結構模型自下而上的方式產(chǎn)生的，一個設計師能盡快的任務已經(jīng)分配給他開始建立零件三維模型。另一方面，三維建模組件設計器所獲分配只能在其子組件和零件已創(chuàng)建啟動。因此，實際的建?；顒邮亲韵露系倪^程，從層次結構的產(chǎn)品結構的葉子開始。根據(jù)起重機的層次結構和組件和零件之間的裝配約束關系，生成了零件的三維模型。對零件模型的參數(shù)進行評估，并在組裝前進行修改一個組件。如果有必要修改部分后，它已被組裝，應刪除部分和一個新的模型的部分進行評估，以適當?shù)膬r值和被組裝。所有的設計參數(shù)必須在部件或組件的模型上設置。無設計參數(shù)是在系統(tǒng)中的起重機裝配模型上設置，以避免在任何參數(shù)發(fā)生改變后，在整個起重機模型再生故障。圖 3 顯示了基于組件和零件之間的約束關系的繁榮的三維裝配模型。圖 4 和圖 5 基于裝配約束關系的子組件和零件之間不同的門戶框架顯示 3D 模型。3。有限元分析中的有限元分析模型的生成，數(shù)學模型應盡可能準確地模擬真實物體、載荷和約束條件，得到可靠的結果。在整個起重機結構上，應進行有限元分析。由于結構非常大，復雜，任何有限元軟件包的商業(yè)計算機輔助設計軟件是不夠的，以滿足任務。ANSYS 是選中是因為其強大的分析功能。同樣的道理，在 ANSYS 中不能采用板單元。Beam188 單元的建立起重機有限元模型。在 ANSYS 中，兩種建模模式提供了建立有限元模型，即人機交互模式也叫 GUI模式和命令流輸入模式也被稱為 APDL 模式。雙模式也有優(yōu)點和缺點，這是在參考文獻中描述。一個總結的 GUI 和 ANSYS 的 APDL 圖案的背景知識，起重機的有限元模型是基于組合模式的建立。首先，對起重機有限元模型可以通過 ANSYS的 GUI 模式構建。第二，CAE 分析起重機進行相應的日志文件也產(chǎn)生。日志文件可以通過使用 ANSYS APDL 參數(shù)化設計語言所提供的一些變化后，已在部分修訂，組件或起重機。該起重機包括生成模型的 APDL，載荷和約束的施加，建立了有限元求解、后處理。生成的模型由參數(shù)定義、節(jié)點/單元/節(jié)建立有限元分析模型等新的起重機是通過運行 APDL 文件構造。實現(xiàn)了有限元模型的同步更新和分析。參見圖6 和 7 的有限元模型和應力分析圖的起重機結構。4。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了管理起重機的設計與制造的所有信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，由計算機輔助設計/凸輪集成系統(tǒng)的各個模塊共享，使程序獨立于數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性，必須采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)微機如FoxPro、Visual Foxpro、SQL Server 等，微軟 SQL Server 2000 是最后的選擇。4.1。為了 GDB 和深發(fā)展加快設計，提高設計質(zhì)量，減少重復工作，兩種數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)設計。一個被稱為通用數(shù)據(jù)庫（GDB） 。其他特殊的數(shù)據(jù)庫（SDB）個人起重機。GDB 是一個參數(shù)化的數(shù)據(jù)庫，包括各種參數(shù)化零件和常用的起重機結構組成。部件和組件被存儲在多個分支和層次，作為一個樹結構。雖然有可能是大量的矩形板的一個組成部分，例如，在繁榮，在梁，…只有一個參數(shù)化的矩形板在每一個分支，以減少冗余。GDB 可以被所有設計師的公司參觀。當一個設計師給設計的一個組成部分，他可以先搜索 gdb 的相應部門利用現(xiàn)有的參數(shù)化零部件和組件的三維模型構建。同時，信息的零件和部件的使用記錄在 SDB。他可以修改在 GDB 的零部件如果他們稍有不同，從什么是需要的。他甚至可以創(chuàng)建一個新的參數(shù)化零件和組件并將它們保存到 GDB 的機關批準。SDB 是專為每一個個體的起重機和包含所有零部件用于起重機結構。它們也存儲在一個樹結構中。不同于 GDB，每一部分都有相應的記錄，在深發(fā)展。參數(shù)化變量被確定值替換。隨著這些，代碼，名稱，存儲位置，位置，材料，重量，重心，制造等參數(shù)的參數(shù)。一些數(shù)據(jù)，例如重量的一部分，計算的一部分已被縮放。SDB 可以用來創(chuàng)建 BOM，建立有限元模型，安排零件在數(shù)控切割鋼板，焊接和制造工藝裝置設計。4.2。數(shù)據(jù)庫結構與數(shù)據(jù)庫的使用，一些一般性的問題將被解決：數(shù)據(jù)完整性：在一個文件系統(tǒng)中，設計師誰保存的文件的變化，然后刪除由設計師誰保存的文件之后。但同時，采用數(shù)據(jù)庫的交易機制，在同一時間，一個計算機輔助設計模型不能同時進行修改。直接關系：模型的數(shù)據(jù)實體的直接關系，三維模型之間的技術依賴關系可以很容易地發(fā)現(xiàn)。直接關系給設計者一個提示，在模型的改變之后，模型也必須改變。中心數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)中心庫提供備份和版本控制的幾個優(yōu)點。數(shù)據(jù)聚類：數(shù)據(jù)的聚類速度的數(shù)據(jù)訪問，因為每個設計師可以得到所需的信息，在他的本地 PC。這是非常重要的分布式和協(xié)同設計項目。我們已經(jīng)使用了實體關系（二）模型，這是一個流行的高層次的概念數(shù)據(jù)模型，設計數(shù)據(jù)庫。這種模式及其變化經(jīng)常被用于數(shù)據(jù)庫應用程序的概念設計，和許多數(shù)據(jù)庫設計工具采用其概念。二型模型描述數(shù)據(jù)的實體，關系和屬性。二型代表是一個實體，它是現(xiàn)實世界中的一個獨立存在的基本對象。每個實體都有屬性，即描述它的特定屬性。一個特定的實體將有一個值的每個屬性。描述每個實體的屬性值成為存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的一個重要部分。一個關系型 R 在n 個實體類型 E1，E2…恩定義的關聯(lián)或關系集從這些類型的實體之間的。實體類型和實體集的關系類型及其對應關系設置統(tǒng)稱同名的 R.根據(jù)起重機的層次結構，數(shù)據(jù)庫具有實體。每一部分，組件和起重機可以被表示為一個實體，它具有設計參數(shù)描述的屬性。在起重機產(chǎn)品零部件之間的空間關系表示為關系集 R 的數(shù)據(jù)庫采用微軟 SQL Server 和組件對象模型（COM） 。5。CAD／CAM 集成的基于 Visual C++和 SQL Server 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為管理工程數(shù)據(jù)庫和 Pro/ENGINEER 用于建立三維模型，采用 Visual C++作為編程語言構建計算機輔助設計/凸輪的整體系統(tǒng)。第一個原因是 Visual C++是一個可以訪問 SQL 數(shù)據(jù)庫語言。其次，當我們設置 GDB 必須訪問數(shù)據(jù)庫以及訪問的三維模型，利用 Pro/TOOLKIT，這是第二利用 Pro/ENGINEER 提供的軟件包。當我們處理的是深發(fā)展，我們也需要訪問數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化模型的同時，做一些修改。Visual C++是強大的編譯程序能訪問 Pro/Engineer 和 SQL Server 2000 的同時，實現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)通信。第三、Visual C++是一種面向對象的編程軟件有許多優(yōu)點。6。本文介紹了基于工程數(shù)據(jù)庫的集裝箱起重機結構計算機輔助設計/凸輪一體化系統(tǒng)的設計?；谧陨隙碌膶哟位漠a(chǎn)品結構、特征技術、裝配約束關系，利用 Pro/ENGINEER 提供的自底向上的裝配工藝和尺寸關系到頂部，一個三維參數(shù)化模型的 CAD 平臺的建立是為了讓家庭的起重機的可行的配置生成。一個總結的 GUI 和 ANSYS 軟件 APDL 圖案的背景知識，基于復合模式建立了該橋的有限元模型。實現(xiàn)了有限元模型的同步更新和分析。利用微軟 SQL Server 2000，兩種數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)與 CAD/CAM 集成系統(tǒng)的各個模塊進行設計。數(shù)據(jù)共享整個系統(tǒng)。以 Visual C++的幫助下，實現(xiàn)了 CAD／CAM 的集成開發(fā)方法。該系統(tǒng)可以大大提高港口集裝箱起重機結構設計效率和開發(fā)凸輪機械結構復雜的大型結構的應用提供一個平臺。致謝本文受上海市重點學科建設項目，資助號：T0601。引用Chandrupatla, T., and Belegundu, A., (1991), "Introduction to Finite Elements in Engineering", Prentice Hall. Claesson, A., Johannesson, H., and Gedell, S., (2001), "Platform Product Development: Product Model a System Structure Composed of Configurable Components", Proc. 2001 ASME DETC/CIE Conference, Pittsburgh, ASME, New York, ASME Paper No. DETC2001/DTM-21714 Conner, C. G., De Kroon, J. P., and Mistree, F., (1999), "A Product Variety Tradeoff Evaluation Method for a Family of Cordless Drill Transmissions", Proc. 1999 ASME DETC/CIE Conference, Las Vegas, ASME, New York, ASME Paper No. DETC99/DAC-8625. Martin, M. V., and Ishii, K., (2002), "Design for Variety: Developing Standardized and Modularized Product Platform Architectures", Res. Eng. Des., 13(4),pp. 213–235.Meyer, M. H., and Utterback, J. M., (1993), "The Product Family and the Dynamics of Core Capability", Sloan Manage. Rev., 34(3), pp. 29–47. Nayak, R. U., Chen, W., and Simpson, T. W., (2002), "A Variation-Based Method for Product Family Design", Eng. Optimiz., 34(1), pp. 65–81. Peak, R. S., (2003), "Characterizing Fine-Grained Associatively Gaps: A Preliminary Study of CADCAE Model Inter-operability", Proc. 2003 ASME DETC/CIE Conference, Chicago, ASME Paper number CIE48232. Simpson, T. W., Maier, J. R. A., and Mistree, F., (2001), "Product Platform Design: Method and Application", Res. Eng. Des., 13(1), pp. 2–22. Siddique, Z., and Rosen, D. W., (1999), "Product Platform Design: A Graph Grammar Approach", Proc. 1999 ASME DETC/CIE Conference, Las Vegas, ASME, New York, ASME Paper No. DETC99/DTM-8762. Siddique, Z., and Rosen, D. W., (2001), "On Discrete Design Spaces for the Configuration Design of Product Families ", AI EDAM., 15(2), pp. 91–108. Steffen, Dennis, Graham and Gary, (2004), "Inside Pro/ENGINEER Wildfire, Thomson/Delmar Learning. VRML Consortium, (1997), "The Virtual Reality Modeling Language: International Standard ISO/IEC DIS 14772-1".