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基于CATIA特征的钣金产品设计同步仿真技术研究

作　者: 文伏灵
导　师: 柳玉起
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 汽车覆盖件 CATIA自定义特征同步更新成形性分析 CAD/CAE集成
分类号: U466
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要

传统汽车钣金件产品设计主要依靠经验，对于外形轮廓大，形状复杂的产品来说75%的成形缺陷和工艺难题都是由于产品早期设计不合理造成的。在整车开发过程中，产品形状设计缺陷与工艺过程设计缺陷已成为了是整车开发的瓶颈，例如在工艺设计之前需要确定翻边高度，翻边角度，以及对应的工艺补充面形状，还要确定修边线的位置，传统方法只能依靠技术人员的经验和简单的几何方法，往往容易造成翻边形状不合理，修边线位置不准确，使现场试模比较困难。随着计算机技术的发展，有限元逆算法可帮助设计人员在设计阶段发现产品潜在的缺陷，提高设计效率。由于汽车钣金件设计大量采用CATIA软件，因此开发基于CATIA平台的汽车钣金件辅助设计分析系统是十分必要的。课题来源于国家自然科学基金项目（No.50905066）和中央高校基本科研业务费（HUST：编号2012QN044）资助。本课题在基于改进的有限元逆算法和DKQ壳单元的FASTAMP求解器支持下，开发了基于CATIA自定义特征的汽车覆盖件产品设计同步仿真系统。论文总结了有限元逆算法在汽车钣金件成形分析中的应用，结合参数化设计的基本思想，提出了基于特征的系统的仿真方法。由于汽车覆盖件产品尺寸比较大，大多数都存在局部翻边成形区域，将系统分为产品整体成形性分析与局部翻边成形性分析两个模块。在系统框架结构和数据流的设计中，详细阐述了系统界面、功能的开发与流程。针对产品设计初期需要反复修改和协调产品尺寸，需要反复进行CAE分析的问题提出了CAD设计与CAE分析模型同步更新的设计思想。利用CATIA特征模型的更新机制，重点解决了产品曲面，以及材料参数、工艺参数、网格剖分、中性层偏置等同步更新技术，实现了CAD/CAE的无缝集成，结合网格剖分器和基于逆算法的FASTAMP求解器，完成了基于CATIA自定义特征汽车覆盖件产品设计同步仿真系统的开发。最后，以汽车横梁件和汽车侧围外板件为例进行产品成形性分析，论证了系统的实用性和准确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题的来源、目的和意义  9-11
  1.2 有限元技术在汽车覆盖件产品成形性分析中的应用  11-13
  1.3 CAD/CAE 系统的集成的研究现状  13-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-16
2 基于 CATIA 平台的产品设计同步仿真系统开发基础  16-21
  2.1 引言  16
  2.2 CATIA 二次开发基础  16-17
  2.3 系统的设计思想  17-18
  2.4 有限元逆算法理论基础  18-19
  2.5 本章小结  19-21
3 基于 CATIA 平台的产品设计同步仿真系统总体设计  21-33
  3.1 引言  21-22
  3.2 整体成形性分析模块（BEW）  22-27
  3.3 翻边成形性分析模块（TUW）  27-31
  3.4 系统的特点  31-32
  3.5 本章小结  32-33
4 基于 CATIA 平台的产品设计同步仿真系统关键技术  33-45
  4.1 引言  33
  4.2 CATIA 自定义特征  33-37
  4.3 同步更新技术  37-42
  4.4 网格单元搜索和映射技术  42-43
  4.6 本章小结  43-45
5 基于 CATIA 平台的产品设计同步仿真系统应用实例  45-51
  5.1 引言  45
  5.2 汽车横梁件成形性分析  45-47
  5.3 汽车侧围外板件分析  47-50
  5.4 本章结论  50-51
6 全文总结和展望  51-53
  6.1 全文总结  51-52
  6.2 课题展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
附录攻读硕士学位期间发表的论文  58

基于CATIA特征的钣金产品设计同步仿真技术研究

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