本文關(guān)鍵詞：基于統(tǒng)一特征表達(dá)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

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【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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高效設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率具有重要意義。當(dāng)前CAD/CAE集成中存在模型轉(zhuǎn)換、簡(jiǎn)化及網(wǎng)格剖分等大量耗時(shí)的前處理過(guò)程,產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中邊界條件等CAE分析信息的重用問(wèn)題仍無(wú)十分有效的解決方案,極大影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(dá)與構(gòu)建產(chǎn)品特征信息的重用機(jī)制等方面對(duì)產(chǎn)品建模與分析的融合統(tǒng)一方法進(jìn)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(duì)產(chǎn)品建模與分析之間模型的差異,詳細(xì)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品CAD/CAE特征信息的有機(jī)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(guò)程中分析特征信息重用問(wèn)題,對(duì)傳統(tǒng)建模特征編碼方法及技術(shù)進(jìn)行拓展,重點(diǎn)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(jī)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(shí)現(xiàn)基于歷史的建模-分析一體化構(gòu)造過(guò)程中融合特征的重構(gòu),對(duì)融合特征的重用機(jī)制及管理進(jìn)行了研究,重點(diǎn)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(jì)效率。(4)針對(duì)以有限元計(jì)算為主的CAE分析與CAD網(wǎng)格模型不一致以及對(duì)資源要求較高的問(wèn)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(jìn)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(jì)算精度。同時(shí)結(jié)合快速多極算法與GPU并行計(jì)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(shí)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(jì)算理論基礎(chǔ)及核心算法。(5)針對(duì)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(jī)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(jī)制與策略,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)對(duì)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(jī)制進(jìn)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(shí)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(jì)效率。此外,通過(guò)部分建模與分析工程算例對(duì)本文提出的系列關(guān)鍵技術(shù)及算法進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.72

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本文編號(hào)：1395035