李妍姝

摘要：隨著CAD/CAE技術(shù)的普及與結(jié)合，CAD/CAE -體化系統(tǒng)的開發(fā)越來越受到企業(yè)的歡迎。本文通過對SolidWorks二次開發(fā)的研究，提出了利用SolidWorks二次開發(fā)進(jìn)行CAE自動仿真分析。系統(tǒng)借助VB語言首先通過CAD模塊進(jìn)行參數(shù)化建模，然后利用CAE模塊進(jìn)行仿真分析，將結(jié)果對比記錄，最后通過優(yōu)化模塊對不符合要求的零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)分析，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。

【關(guān)鍵詞】SolidWorks 二次開發(fā) CAE VB

如今CAD軟件越來越智能化，還包括了一些CAE分析模塊，因此我們可以借助CAD軟件的二次開發(fā)來方便后續(xù)的CAE仿真分析。本文利用Solidworks-API的二次開發(fā)、借助VB語言設(shè)計(jì)了CAD/CAE -體化系統(tǒng)，降低了大型機(jī)電設(shè)備的CAE仿真分析的門檻。

1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首先在SolidWorks軟件中進(jìn)行參數(shù)化建模及自動裝配，利用無縫接入連接Solidworks Simulation仿真分析插件，然后將分析結(jié)果輸出，若滿足應(yīng)力應(yīng)變要求則自動生成工程圖，若不滿足應(yīng)力應(yīng)變要求則通過優(yōu)化程序重新設(shè)計(jì)、分析，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。系統(tǒng)總體框架流程圖如圖1所示。

2 CAD模塊設(shè)計(jì)

在大型設(shè)備中存在一些通用零件，但非標(biāo)準(zhǔn)件，因此SolidWorks軟件中的Toolbox工具箱不能直接生成，仍需設(shè)計(jì)者自行設(shè)計(jì)并造型。針對這個(gè)問題，在CAD模塊中添加多種通用零件，例如：軸、輪轂軸承、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)等。用戶只需在界而中輸入CAD模型尺寸，SolidWorks軟件則可以自動生成所需零部件或裝配體。若生成零件滿足要求，則可通過Auto Dimension這個(gè)方法自動生成工程圖，但是自動生成的尺寸所在的位置比較混亂，還需手工調(diào)整，因此工程圖僅僅可以達(dá)到半自動化。

本文采用程序驅(qū)動法，通過錄制宏確定三維C，AD造型時(shí)的語句，再將語句中的尺寸值定義為變量由用戶輸入。圖2為以軸類零件為例的參數(shù)化建模界而。

3 CAE模塊設(shè)計(jì)

本模塊采用SolidWorks Simulation提供的二次開發(fā)接口，用VB語言建立CAE參數(shù)化分析模塊。對于內(nèi)部插件Simulation進(jìn)行編程開發(fā)、后臺封裝，可對CAD模塊中的三維模型進(jìn)行有限元分析，并把結(jié)果導(dǎo)出。利用專門的參數(shù)化輸入界而，使得CAE分析更加簡便。本模塊可完成CAE靜力學(xué)分析，并方便快速的進(jìn)行分析和優(yōu)化。

3.1 Simulation_次開發(fā)

Simulation分析流程如圖3所示。CAE分析前期需要添加材料、添加接觸、添加約束以及載荷，然后劃分網(wǎng)格并進(jìn)行計(jì)算，最后到后處理階段。特別要注意的是網(wǎng)格劃分部分，網(wǎng)格采用自動過渡，對于細(xì)小特征均采用自動加密，只在特殊處加密網(wǎng)格，如此可以避免形成大量網(wǎng)格而影響計(jì)算速度。劃分原則為：加密網(wǎng)格前后計(jì)算所得最大應(yīng)力相差小于5%則完成劃分。

3.2 二次開發(fā)后處理

通過二次開發(fā)語句，可將強(qiáng)度分析、剛度分析所生成的應(yīng)力圖轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)，方便后續(xù)存入Excel等數(shù)據(jù)表格。通過語句Set cwResult= study.Results可獲取分析結(jié)果，通過cw Result.Get Min Max Stress命令和cw ResultGet Min Max Strain可得到最大和最小的應(yīng)力和應(yīng)變。

4 優(yōu)化模塊

本模塊則是針對CAE仿真分析結(jié)果，若分析結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求則需要對關(guān)鍵零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?；驹硎窃O(shè)計(jì)不同的優(yōu)化變量，對每一個(gè)變量所構(gòu)成的模型均進(jìn)行計(jì)算比較，結(jié)果是可靠的。這種模式的優(yōu)點(diǎn)為：采用參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)，通過二次開發(fā)自動建模、自動計(jì)算，不需反復(fù)輸入復(fù)雜的命令；而這種模式的缺點(diǎn)為：計(jì)算量較大，對處理器的要求較高。

5 小結(jié)

本文將SolidWorks二次開發(fā)應(yīng)用于CAE仿真分析中，設(shè)計(jì)了仿真系統(tǒng)的總體框架流程，借助VB語言編程可實(shí)現(xiàn)CAD模塊參數(shù)化建模，并通過SolidWorks Simulation提供的二次開發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)CAE模塊的自動分析。最后根據(jù)CAE分析結(jié)果初步確定了優(yōu)化模塊的工作模式。由于多方而的原因系統(tǒng)分析還需繼續(xù)深入，如CAD的通用零件種類繁多，CAE模塊也需繼續(xù)完善才可完全應(yīng)用于大型機(jī)電設(shè)備CAE仿真分析平臺中。

參考文獻(xiàn)

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