本文關(guān)鍵詞：基于統(tǒng)一特征表達的建模分析一體化方法與技術(shù)研究　出處：《華中科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： CAD/CAE集成系統(tǒng)架構(gòu) 建模-分析特征融合 邊界條件重構(gòu) 混合特征編碼 快速多極邊界元法 GPU并行計算

【摘要】：三維CAD建模與結(jié)構(gòu)分析是新產(chǎn)品開發(fā)的重要環(huán)節(jié),建模與分析的融合統(tǒng)一技術(shù)是實現(xiàn)產(chǎn)品高效設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一,對提高產(chǎn)品設(shè)計效率具有重要意義。當前CAD/CAE集成中存在模型轉(zhuǎn)換、簡化及網(wǎng)格剖分等大量耗時的前處理過程,產(chǎn)品設(shè)計過程中邊界條件等CAE分析信息的重用問題仍無十分有效的解決方案,極大影響產(chǎn)品設(shè)計效率。為此,本文從產(chǎn)品CAD建模與CAE分析特征的統(tǒng)一表達與構(gòu)建產(chǎn)品特征信息的重用機制等方面對產(chǎn)品建模與分析的融合統(tǒng)一方法進行了深入系統(tǒng)的研究,初步構(gòu)建了一套建模-分析一體化的原型系統(tǒng)。論文主要研究工作如下：(1)針對產(chǎn)品建模與分析之間模型的差異,詳細探討分析與建模信息之間的關(guān)聯(lián)及表示方法,將邊界條件等結(jié)構(gòu)分析信息表示為特征,提出融合特征概念及邊界條件特征信息的映射方法,實現(xiàn)產(chǎn)品CAD/CAE特征信息的有機融合與共享,有利于提高產(chǎn)品CAE與CAD模型的統(tǒng)一性,避免模型之間的反復(fù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)冗余,從而為建模-分析一體化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。(2)為解決現(xiàn)有產(chǎn)品構(gòu)造過程中分析特征信息重用問題,對傳統(tǒng)建模特征編碼方法及技術(shù)進行拓展,重點研究全域邊界條件與子域邊界條件特征信息編碼、傳播與解碼機制及相關(guān)算法,提出一種邊界條件特征的混合編碼策略及方法,并將分析與建模特征編碼統(tǒng)一作為屬性與產(chǎn)品模型關(guān)聯(lián),為CAE分析中邊界條件特征信息重用提供算法基礎(chǔ)。(3)為實現(xiàn)基于歷史的建模-分析一體化構(gòu)造過程中融合特征的重構(gòu),對融合特征的重用機制及管理進行了研究,重點探討邊界條件特征與建模特征的依賴關(guān)系及邊界條件特征編碼傳播的數(shù)據(jù)一致性,并基于建模-分析融合特征依賴關(guān)系圖方法,提出邊界條件特征自適應(yīng)重構(gòu)算法。該方法能夠支持不同邊界條件重構(gòu),從而有效保證分析與建模特征的重用性,減少用戶繁瑣的重復(fù)交互,從而提高產(chǎn)品設(shè)計效率。(4)針對以有限元計算為主的CAE分析與CAD網(wǎng)格模型不一致以及對資源要求較高的問題,本文基于融合統(tǒng)一的邊界網(wǎng)格模型,采用邊界積分理論進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能分析,該方法能統(tǒng)一CAD與CAE的網(wǎng)格模型,降低網(wǎng)格維度,節(jié)省資源以及提高計算精度。同時結(jié)合快速多極算法與GPU并行計算等方法提出了二次邊界積分的加速算法,該算法有利于提高分析效率,為實現(xiàn)產(chǎn)品幾何建模與結(jié)構(gòu)性能分析一體化提供快速分析計算理論基礎(chǔ)及核心算法。(5)針對現(xiàn)有CAD/CAE集成技術(shù)及其系統(tǒng)架構(gòu)的局限性,提出產(chǎn)品建模、性能分析有機融合的三維CAD/CAE一體化系統(tǒng)架構(gòu),以及CAD/CAE特征融合統(tǒng)一的重構(gòu)機制與策略,從而實現(xiàn)對產(chǎn)品建模與分析特征數(shù)據(jù)模型、特征歷史的統(tǒng)一管理,有效降低CAD/CAE集成化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余性。(6)以上述理論研究為基礎(chǔ),以自主研發(fā)的三維建模軟件-InteSolid為基礎(chǔ),重點對該系統(tǒng)特征表示方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、核心算法以及特征管理機制進行拓展,并研究開發(fā)了一套支持建模-分析一體化的原型系統(tǒng),該系統(tǒng)實現(xiàn)了建模與分析特征的統(tǒng)一融合與自適應(yīng)重構(gòu),減少建模-分析特征的重復(fù)定義,有效提高產(chǎn)品設(shè)計效率。此外,通過部分建模與分析工程算例對本文提出的系列關(guān)鍵技術(shù)及算法進行驗證,實驗表明本文算法的有效性,這為新一代三維CAD/CAE集成軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)提供借鑒和指導(dǎo)。
[Abstract]:Three - dimensional CAD modeling and structural analysis is an important part of new product development , and the integration of modeling and analysis is one of the key technologies to realize the efficient design of product . ( 5 ) Aiming at the limitation of the existing CAD / CAE integration technology and its system architecture , this paper proposes a three - dimensional CAD / CAE integrated system architecture for product modeling and performance analysis .

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.72

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本文編號：1395035