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面向铝合金车体的CAD/CAE一体化技术研究与应用

作　者: 车宇
导　师: 米小珍
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: CAD/CAE一体化技术参数化技术流程自动化二次开发
分类号: U270.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

随着国家对铁路行业的加大投入来进一步促进中国经济的发展,高速动车组作为铁路运营的重要设备,其设计效率、安全性、可靠性影响着我国铁路运输行业的发展。铝合金车体的设计是高速动车组设计生产过程中重要的一环,如何节省铝合金车体的设计开发时间、减少设计人员的工作量、规范设计和分析流程、快速的开发出满足市场需求的新车型成为当前动车组制造企业急需解决的问题。本文以铝合金车体为研究对象,基于模块化、参数化、流程自动化等技术,通过对Pro/ENGINEER和HyperWorks平台的二次开发来支持铝合金车体CAD/CAE一体化快速设计。本论文研究的主要内容如下：(1)分析了CAD/CAE一体化技术国内外发展现状及趋势,研究了CAD/CAE一体化技术在高速动车组铝合金车体设计中的应用。(2)通过对CAD/CAE一体化快速设计的需求分析,深入研究了CAD快速设计的技术需求和CAE仿真分析自动化的技术需求,提出CAD/CAE一体化总体框架。(3)通过对Pro/ENGINEER平台的二次开发建立CAD快速设计模块,建立数据库来存储模型数据信息,实现快速创建铝合金车体三维模型；在CAD模块开发过程中,在充分考虑了企业车体设计开发流程的同时,又结合了车体有限元分析的需求,通过参数化变形等技术快速的建立满足分析需求的三维模型。(4)通过对HyperWorks平台的二次开发建立CAE仿真分析模块,建立流程自动化模块规范操作流程,建立前、后处理工具集来简化分析师操作的。CAE模块前、后处理工具集的开发,将重复的操作简单化,同时将分析师的经验固化在流程自动化模板上指导用户的操作。在整个过程中,通过CAD模块实现车体模型的快速创建,并快速导入到CAE模块；在CAE模块上实现快速、准确的有限元分析,最后生成分析报告来评审设计的合理性。有效的利用CAD/CAE一体化技术使CAD设计更好的为CAE分析服务,CAE分析更加快速、规范的生成分析报告反过来指导设计实现良性的循环,进而减少了设计人员的工作量、缩短了产品研发周期,提高企业市场竞争力。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 概述  11
  1.2 铝合金车体发展现状  11-13
    1.2.1 国外铝合金车体发展现状  11-12
    1.2.2 国内铝合金车体发展现状  12-13
  1.3 CAD/CAE一体化技术发展现状  13-17
    1.3.1 CAD技术发展现状  13-14
    1.3.2 CAE技术发展现状  14
    1.3.3 CAD/CAE一体化技术发展现状  14-17
  1.4 本文主要研究内容  17
  1.5 课题来源  17-18
  本章小结  18-19
第二章 CAD/CAE一体化总体框架  19-29
  2.1 需求分析  19
  2.2 开发目标  19-20
  2.3 系统框架  20-24
  2.4 CAD快速设计的技术需求  24-26
    2.4.1 模块化设计技术  24-25
    2.4.2 参数化设计技术  25
    2.4.3 Pro/E二次开发技术  25-26
  2.5 CAE仿真分析自动化的技术需求  26-28
    2.5.1 流程自动化技术  26-27
    2.5.2 HyperWorks二次开发技术  27-28
  本章小结  28-29
第三章 CAD/CAE一体化下的快速设计技术  29-44
  3.1 CAD快速设计模块需求  29-30
  3.2 车体快速设计基础  30-33
    3.2.1 车体的设计理论  30-31
    3.2.2 车体的结构分析  31-33
    3.2.3 CAD快速设计模块的总体框架  33
  3.3 功能模块的设计  33-37
    3.3.1 参数化模块的设计  33-36
    3.3.2 数据库模块的设计  36-37
  3.4 CAD快速设计模块的开发  37-43
    3.4.1 开发方式和开发环境的选择  37-38
    3.4.2 数据库和数据库访问技术的选择  38-39
    3.4.3 应用程序的主要开发步骤  39-41
    3.4.4 CAD快速设计模块的界面设计  41-43
  本章小结  43-44
第四章 CAD/CAE一体化下的仿真分析自动化技术  44-60
  4.1 开发需求与目标  44-46
    4.1.1 CAE模块流程自动化需求  44-45
    4.1.2 CAE模块功能需求  45-46
    4.1.3 CAE模块开发目标  46
  4.2 前处理功能结构与开发流程  46-49
    4.2.1 前处理模块功能结构  46-47
    4.2.2 前处理模块开发流程  47-49
  4.3 后处理模块功能结构与开发流程  49-51
    4.3.1 后处理模块功能结构  49
    4.3.2 后处理模块开发流程  49-51
  4.4 前处理模块设计与实现  51-57
    4.4.1 流程自动化模板的创建  51-52
    4.4.2 模板与导入工具的设计与实现  52-53
    4.4.3 几何清理工具设计与实现  53-55
    4.4.4 材料库和属性定义工具设计与实现  55-57
    4.4.5 载荷工况模块设计与实现  57
  4.5 后处理模块设计与实现  57-59
  本章小结  59-60
第五章实例  60-68
  5.1 利用CAD模块快速生成车体模型  60-63
    5.1.1 总体设计  60-62
    5.1.2 车体设计  62-63
  5.2 利用CAE模块进行有限元分析  63-67
    5.2.1 CAE有限元分析前处理  64-67
    5.2.2 CAE有限元分析后处理  67
  本章小结  67-68
第六章结论和展望  68-70
  6.1 结论  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-73
附录A 系统开发部分程序  73-81
攻读硕士学位期间发表的学术论文  81-82
致谢  82

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