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1、常用三维建模及分析软件介绍 航空学院 2020年4月7日星期二 1 1 2常用的三维建模及有限元分析软件 1 4有限元分析软件 提纲 1 3三维建模软件 1 1概述 2020年4月7日星期二 2 在出现计算机绘图以前我们是这样画图的 1 1概述 2020年4月7日星期二 3 计算机辅助设计 CAD 已经成为了现阶段设计领域的一个趋势 计算机辅助设计 CAD 的优势 大量辅助设计商业软件的大量涌现不仅对工业领域起到了强大的推动作用 更为学术研究领域提供了各种研究工具 随着CAD技术的发展 2020年4月7日星期二 4 1 2常用的三维建模及有限元分析软件 三维建模是什么 三维建模在现实中非常常见
2、 如孩子们堆沙丘城堡 搭积木的过程是三维建模的过程 雕刻 制作陶瓷艺术品等 也都是三维建模的过程 人脑中的物体形貌在真实空间再现出来的过程 就是三维建模的过程 广义地讲 所有产品制造的过程 无论手工制作还是机器加工 都是将人们头脑中设计的产品转化为真实产品的过程 都可称为产品的三维建模过程 常用的软件 2020年4月7日星期二 5 1 3三维建模软件 三维建模是指在计算机上建立完整的产品三维数字几何模型的过程 与广义的三维建模概念有所不同 计算机中通过三维建模建立的三维数字形体 称为三维数字模型 简称三维模型 在三维模型的基础上 人们可以进行后续的许多工作 如CAD ComputerAided
3、Design CAM ComputerAidedManufacturing CAE ComputerAidedEngineering 等 2020年4月7日星期二 6 三维建模必须借助软件来完成 这些软件常被称为三维建模系统 工业上常用的三维建模软件有 Catia solidworks UG ProE AutoCAD等 2020年4月7日星期二 7 1 31CATIA CATIA是法国DassaultSystem公司旗下的CAD CAE CAM一体化软件 DassaultSystem成立于1981年 CATIA是英文ComputerAidedTri DimensionalInterfaceAp
4、plication的缩写 CATIA的logo 2020年4月7日星期二 8 CATIA软件介绍 CATIAV5是IBM DS基于WindowsNT 2000操作系统上开发的高端的CAD CAM软件 它涵盖了产品开发的全过程 提供了完善无缝的集成环境 CATIAV5之前的版本CATIAV4是基于UNIX系统开发的 随着NT操作系统的普及 以及个人计算机性能不断地提高 成本不断地下降 许多高端的CAD CAM软件纷纷从UNIX移植到WindowsNT平台 IBM DS在充分了解客户的需求 并积累了大量客户的应用经验后 决定开发新一代基于NT平台的CATIA即CATIAV5 2020年4月7日星期
5、二 9 CATIA在全球已经拥有超过100万的用户 包括11个工业领域 CATIA的运用范围 2020年4月7日星期二 10 CATIAV5的应用举例 2020年4月7日星期二 11 CATIA的功能 2020年4月7日星期二 12 CATIA的界面 2020年4月7日星期二 13 CATIA设计效果图 CATIAV5环境下设计的波音787外观模型 商用客机模型 2020年4月7日星期二 14 1 32solidworks SolidWorks为达索系统 DassaultSystemesS A 下的子公司 专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品 达索公司是负责系统性的软件供应 并为制造厂商提
6、供具有Internet整合能力的支援服务 SolidWorks2010启动页面 2020年4月7日星期二 15 Solidworks软件简介 SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统 由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势 SolidWorks公司于两年间成为CAD CAM产业中获利最高的公司 2020年4月7日星期二 16 Solidworks软件的工具 2D到3D转换工具内置零件分析机器设计工具模具设计工具消费产品设计工具对现成零组件的线上存取模型组态管理零件模型建构曲面设计 2020年4月7日星期二 17 1 TopDown 自顶向下 的设计2 D
7、ownTop 自下向上 的设计3 配置管理4 易用性及对传统数据格式的支持5 零部件镜像6 装配特征7 工程图 RapidDraft 剖中剖 交替位置视图 8 eDrawing9 钣金设计 Solidworks功能 2020年4月7日星期二 18 Solidworks界面 2020年4月7日星期二 19 solidworks设计产品效果图 Solidworks建立的F14战机模型 Solidworks建立的某发动机模型 2020年4月7日星期二 20 1 33UG UG UnigraphicsNX 是SiemensPLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案 它为用户的产品设计及加工过
8、程提供了数字化造型和验证手段 UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求 提供了经过实践验证的解决方案 UG同时也是用户指南 userguide 和普遍语法 UniversalGrammer 的缩写 2020年4月7日星期二 21 22 UGS起源于麦道 MD 公司 60年代起成为商业化软件 由Boeing McDonnellDouglas公司开发 UGUGS的起源软件发展及现状 2020年4月7日星期二 23 世界级的CAD CAE CAM一体化解决方案 UG 2020年4月7日星期二 UG软件的技术特性 集成的产品开发 UG是一个完全集成的CAD CAM CAE软件集
9、 它致力于从概念设计到功能工程分析到制造的整个产品开发过程 相关性 通过应用主模型方法 从设计到制造所有应用相关联 并行协作 通过应用主模型 产品数据管理PDM iMAN 产品可视化 PV 以及Internet技术 支持扩展企业范围的并行协作 基于知识的工程 用知识驱动的自动化 Unigraphics解决了怎样捕捉 再使用和运用累积在制造产品的人和过程中的知识问题 客户化 Unigraphics提供CAD CAM CAE业界最先进的编程工具集定制Unigraphics和裁编它以满足一个企业的需求 2020年4月7日星期二 24 集成的产品开发 分析结构或运动分析脚本 计算机辅助设计CAD 计算
10、机辅助制图 建模 制造 计算机辅助工程分析CAE 编辑 计算机辅助制造CAM 市场需求 UG是一个完全集成的CAD CAM CAE软件集 它致力于从概念设计到功能工程分析到制造的整个产品开发过程 二维工程图 制图 数控代码 2020年4月7日星期二 25 UG设计 CAD 通过应用主模型方法 从设计到制造所有应用相关联 2020年4月7日星期二 26 UG分析 结构分析 2020年4月7日星期二 27 工程图 2020年4月7日星期二 28 UG加工 CAM CAM基础平面铣钻加工型腔和型心铣固定轴铣4 5轴变轴铣清根铣顺序铣转台NURBS曲线生成器线切割可视化加工 2020年4月7日星期二
11、29 UG工作界面 利用UGNX5 0欢迎界面中的 文件 新建 菜单 可以新建一个文件 并进入UG的工作界面 如下图所示 2020年4月7日星期二 30 UG建立的三维模型 UG环境下建立的某直升机模型 2020年4月7日星期二 31 1 34Pro E Pro ENGINEER是美国参数技术公司 ParametricTechnologyCorporation 简称PTC 的最新一代CAD CAE CAM软件 它包含许多先进设计理念 是一套设计至生产的机械自动化软件包 是一个参数化 基于特征的实体造型系统 2020年4月7日星期二 32 Pro ENGINEER广泛用于机械 模具 工业设计 汽
12、车 航空航天 电子 家电 玩具等行业 是一个全方位的三维产品开发软件 它集三维实体造型 模具设计 钣金设计 铸造件设计 装配模拟 加工仿真 NC自动编程 有限元分析 电路布线 装配管路设计 产品数据库管理等功能于一体 Pro E的应用范围 2020年4月7日星期二 33 Pro ENGINEER的主要模块 1 机械设计 CAD 模块2 功能仿真 CAE 模块3 制造 CAM 模块4 工业设计 CAID 模块5 数据管理 PDM 模块6 数据交换 GeometryTranslator 2020年4月7日星期二 34 Pro ENGINEER的工作界面 2020年4月7日星期二 35 Pro EN
13、GINEER设计的产品 Pro E制作的机械CAD图 Pro E设计的产品渲染图 2020年4月7日星期二 36 1 35AutoCAD AutoCAD AutoComputerAidedDesign 是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件 用于二维绘图 详细绘制 设计文档和基本三维设计 现已经成为国际上广为流行的绘图工具 2020年4月7日星期二 37 应用于机械 建筑 电子 航天 造船 化工 土木 冶金 农业 气象 纺织 轻工业等领域 AutoCAD的应用领域 2020年4月7日星期二 38 绘图编辑尺寸标注文件管理三维操作数据库的管理和连接开放式体系结构
14、AutoCAD的主要功能 2020年4月7日星期二 39 AutoCAD的界面 2020年4月7日星期二 40 AutoCAD制作的零件三视图 2020年4月7日星期二 41 AutoCAD制作的零件图 2020年4月7日星期二 42 AutoCAD制作的装配图 2020年4月7日星期二 43 AutoCAD制作的建筑立面图 2020年4月7日星期二 44 1 4有限元分析软件 有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法 它是50年代首先在连续体力学领域 飞机结构静 动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法 随后很快广泛的应用于求解热传导 电磁场 流体力学等连续性问题 有限元
15、分析软件目前最流行的有 ANSYS ADINA ABAQUS MSC四个比较知名比较大的公司 2020年4月7日星期二 45 1 4有限元分析软件 将模型空间划分成许多单元 在保证单元间的连续性和边界条件的基础上 用求解多元线形方程组的方法得到各单元节点上的数值解 由于是以单元代替模型 其解是近似的 但是由于它有良好的收敛性 因此单元的细化能有效提高它的精度 达到我们的要求 由于以许多小单元来代替模型 使得可以方便地处理各种形状的 甚至是很复杂的 模型 使以前很难求解的形状也能够得到满意的求解 2020年4月7日星期二 46 有限元软件比较 ADINA ABAQUS在非线性分析方面有较强的能力
16、目前是业内最认可的两款有限元分析软件 ANSYS MSC进入中国比较早 所以在国内知名度高应用广泛 目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构 流体 热的耦合分析 但是除ADINA以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析 唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA 2020年4月7日星期二 47 软件的发展状况 ANSYS是商业化比较早的一个软件 目前公司收购了很多其他软件在旗下 ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块 MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢 ADINA是在同一体系下开发有结构 流体 热分析的一款软件 功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开 2020年4月7日星期二 48 分析性能排名 结构分析能力排名 ABAQUS ADINA MSC ANSYS流体分析能力排名 ANSYS ADINA MSC ABAQUS耦合分析能力排名 ADINA ANSYS MSC ABAQUS性价比排名 ADINA ABAQUS ANSYS MSC 根据用户反馈统计对其分析性能进行排名 2020年4月7日星期二 49 ANSYS软件是融结构 流体 电场 磁场 声场分析于一体的
