性能驱动的机械产品优化设计集成平台软件开发

摘要

在日趋激烈的市场竞争条件下，机械产品优化设计对于提高产品质量、缩短设计周期，降低原材料消耗和减少制造成本具有重要意义。本文以国家高技术研究发展计划(863计划)课题“系统性能驱动的复杂制造装备优化设计技术”为背景，在提炼机械产品优化设计的技术流程的基础上，基于软件工程原理与CAD/CAE二次开发技术，在Visual Basic环境下开发了系统性能驱动的机械产品优化设计集成平台软件系统，以帮助设计工程师快速、规范地进行机械产品优化设计。论文主要研究内容和成果为：
　　 1.结合100MN大型液压机优化设计，提炼了系统性能驱动的机械产品优化设计技术流程；构建了优化设计集成平台软件系统的总体结构框架，将软件系统分为四个模块，分别为产品信息管理模块、产品设计模块、产品分析优化模块和分析运行监控及数据处理模块。每个模块都有相对独立的功能，便于开发和维护。
　　 2.对机械产品优化设计中涉及的数据进行了分类，研究了图形数据和非图形数据在数据库中的存储方法。构建了产品信息数据库，为优化设计过程提供数据支持，并开发了软件系统的产品信息管理模块。
　　 3.通过在Visual Basic中对三维CAD软件SolidWorks的API(应用程序接口)函数的调用，将SolidWorks参数驱动和图像提取功能集成到软件系统中，并以此为基础开发了软件系统的产品设计模块。
　　 4.通过在Visual Basic中对多学科优化软件iSIGHT的文件读写操作，实现了优化流程的定制；通过命令行对iSIGHT操作，实现了在Visual Basic中控制iSIGHT对CAE软件的集成及优化求解，并以此为基础开发了软件系统的产品分析优化模块和分析运行监控及数据处理模块。
　　 5.以100MN数控等温锻造液压机上横梁的优化设计为范例，在所开发的优化设计集成平台软件环境下，实现了产品CAD/CAE模型的创建及信息输入、优化策略的定制、分析数据的处理等优化设计过程，验证了软件系统的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.1.1机械产品优化设计问题的特点

1.1.2机械产品优化设计的主要问题

1.1.3机械产品优化设计的发展趋势

1.2机械产品优化设计相关技术研究现状

1.2.1计算机辅助设计(CAD)

1.2.2计算机辅助工程(CAE)

1.2.3 CAD／CAE软件二次开发技术

1.3 CAD／CAE二次开发工具

1.3.1 Visual Basic开发工具

1.3.2数据库技术

1.4软件工程原理

1.5课题来源及主要研究内容

第二章 机械产品优化设计方法及集成平台软件系统开发

2.1系统性能驱动的机械产品优化设计方法

2.1.1系统性能驱动的产品设计相关概念

2.1.2系统性能驱动的机械产品优化设计的技术流程

2.1.3基于试验设计的优化设计近似建模及解算方法

2.3软件系统开发工具及运行环境

2.4软件系统各模块的设计开发

2.4.1产品信息管理模块的设计开发

2.4.2产品设计模块的设计开发

2.4.3产品分析优化模块的设计开发

2.4.4分析运行监控及数据处理模块的设计开发

2.5集成平台环境下的机械产品优化设计流程

2.6本章小结

第三章 基于SolidWorks二次开发技术的产品设计模块开发

3.1 SolidWorks软件简介

3.2 SolidWorks二次开发技术

3.2.1 SolidWorks二次开发接口介绍

3.2.2 SolidWorks二次开发主要对象的调用方法

3.2.3 SolidWorks宏录制工具

3.3产品设计模块的实现

3.3.1产品设计模块的操作流程

3.3.2尺寸驱动过程的编程实现

3.4本章小结

第四章 基于iSIGHT二次开发技术的产品分析优化模块开发

4.1 iSIGHT软件简介

4.1.1 iSIGHT集成CAD／CAE的流程

4.1.2 iSIGHT支持的优化技术

4.1.3 iSIGHT中常用优化算法

4.2试验设计及数据处理在优化设计中的应用

4.3近似建模方法在优化设计中的应用

4.4产品分析优化模块中的实现

4.4.1 iSIGHT二次开发方法

4.4.2产品分析优化模块的操作流程

4.5本章小结

第五章 液压机上横梁结构优化

5.1 100MN液压机CAD／CAE建模

5.1.1 100MN液压机结构及其CAD模型

5.1.2 100MN液压机有限元模型

5.2 100MN液压机上横梁结构优化

5.2.1上横梁结构分析正交试验设计

5.2.2液压机上横梁的近似建模

5.2.3基于近似模型的上横梁优化设计

5.3本章小结

第六章全文总结与工作展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢