机械多体系统虚拟样机技术只是分享.ppt

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1、机械多体系统虚拟样机技术二、当前的问题和进步的动力以产品强度安全为例，迄今为止，产品的力学强度分析与计算一直沿用材料力学、理论力学和弹性力学所提供的公式来进行，由于有许多的简化条件，因而计算精度很低；还有不少企业领导和产品开发人员认为自己的产品大都是在原有产品基础上的改型，其尺寸、应力等没必要再做复杂的计算。在这种情况下，设计人员常采用简单的加大安全系数的方法来保证产品的强度和质量，结果使结构尺寸加大，浪费材料，有时还会造成结构性能的降低。从产品的整个投入上来看，采用CAE使得前期的设计投入的确有所增大，但往往能够很大程

2、度上节省试制环节的投入，并能极大的减少产品投产的时间。因为“心中有数”，所以在T，Q，C，S方面皆带来了好处。众所周知，新产品的开发是一个复杂的系统工程，其影响因素众多，参数选择具有复杂的制约关系，只有采取科学的方法和经验积累相结合，方才可能做到“又快又好”。三、CAE概述CAE能在产品设计阶段分析产品的静、动态特性，模拟产品在未来工作环境的工作状态和运行行为，在设计阶段发现设计中的缺陷、并对其修改，并证实未来工程、产品性能的可行性和可靠性。一般情况下，CAE主要完成工作包括：发现设计缺陷、减少重量、增加强度、优化零部件

3、尺寸、优化性能、选择恰当材料、检查安全要素等。日益激烈的市场竞争已使工业产品的设计与生产厂家越来越清楚地意识到：能比别人更快地推出优秀的新产品，就能占领更多的市场。CAE技术可以帮助用户在产品设计定型或生产之前预测、仿真和提高产品的性能质量，降低设计成本，节约资金，缩短产品投放市场的时间，提高竞争能力。目前，CAE产品在整个PLM市场中所占的比重达到了约25％，并且还有明显的继续增大的趋势。中国的CAE产品市场，国外产品一统天下，品牌集中度较高，主要集中在有限的MSC、ANSYS、COSMOS等几个产品上。中国CAE应用

4、的普及任重而道远，CAE外包是企业可以考虑的应用方式之一。四、CAE在产品生命周期各阶段创造的效益具体表现在：1.概念设计阶段：概念设计阶段，需要根据市场需求、产品功能、及商业考虑等进行产品规划、方案设计，CAE可以为设计人员用来完成基础设计的验证、不同方案的比较，满足功能、性能方面的要求，并为企业领导层进行产品决策提供参考，回答是否能够在预定时间、预定成本等约束条件下开发出满足要求的产品的问题。2.详细设计阶段：在这个阶段，所有的设计将全部展开，从系统设计、装配部件、子装配、零件设计、直到图纸、材料、制造工艺等。CA

5、E在这个阶段的作用，就是验证各种零部件是否满足预期的性能、制造上是否可行，而且从系统到单个零件都可以进行仿真。这些工作主要由设计工程师和制造工艺师参与完成。3.试验阶段：试验阶段是设计完成后的关键阶段。大多数企业都是先制造物理样机，投入试验，如果某些地方试验失败，则重新设计、重新制造、重新试验，如此反复，直到定型通过。显然，这样反复多次的“设计、试验、修改”过程，既耗费时间，又极为昂贵。为此就要采取所谓的虚拟样机技术。4.制造阶段：这个阶段是产品实际制造的阶段。CAE技术可以优化制造的工艺流程、减少废料、简化工艺步骤。通

6、过找出、并消除那些可能导致产品缺陷的设计要素，CAE技术在提高产品“可生产性”的同时也可以大大减少售后服务成本。5.市场/销售阶段：当产品上市销售时，CAE可以在推广阶段向客户展示其产品在客户使用环境下的表现，同时CAE的结果也可以用到广告中辅佐厂家对产品的介绍。由于CAE带来了更好的设计、当然也带来了更好的产品，所以销售也必将增加。6.支持服务阶段：售出的产品都需要技术支持、保养维护、检查、修理。CAE技术可以指导现场的维修及备件更换，确保问题的解决，使产品保持原设计的功能。7.报废阶段：产品的使用寿命到期之后，就必须

7、报废或回收。CAE在这个阶段的作用是，选择合适的工艺、材料、以及便宜、可行的回收方式。多数情况下，厂家都会制造大量备用的“接触件”，CAE也可以保证这些备用件被合理回收利用。五、CAE背景知识CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算和优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟真，以便及早发现设计缺陷，改进和优化设计方案，或证实未来工程/产品的可用性与可靠性。CAE主要是以有限元法、有限差分法、有限体积以及无网格法为数学基础发展起来的。传统的CAE是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数

8、值分析、结构与过程优化设计、强度与寿命评估、运动／动力学仿真。工程数值分析用来分析确定产品的性能；结构与过程优化设计用来保证产品功能、工艺过程的基础上，使产品、工艺过程的性能最优；结构强度与寿命评估用来评估产品的精度设计是否可行，可靠性如何以及使用寿命为多少；运动／动力学仿真用来对CAD建模完成的虚拟样机进行运动学仿