01 c1 cad概论1（课件ppt）.ppt

1、2022-5-19上理机械 吴恩启1Ch1 Introduction to CADuMeaning and feature of CADuDevelopment history and trend of CAD system uHardware of CAD systemuSoftware of CAD system2022-5-19上理机械 吴恩启21.1 The meaning and feature of CAD CADCAD以设计者为主体。以设计者为主体。设计者利用计算机辅助设计系统设计者利用计算机辅助设计系统的资源，对产品设计进行的资源，对产品设计进行规划、分析、模拟、评价、修规划、

2、分析、模拟、评价、修改、决策改、决策并形成工程文档的创造性活动。并形成工程文档的创造性活动。 CAD is a creative activity that takes the designer as the main body, so that the designer uses the resources of CAD system to program, analyze, synthesize, simulate, evaluate, modify , decide the design of product and form the project documents. CADCAD不

3、是自动设计，而是设计人员在计算机辅助设计系不是自动设计，而是设计人员在计算机辅助设计系统的帮助下进行设计的过程。统的帮助下进行设计的过程。 CAD is not an automatic design, but a process that the designers design with the help of CAD system 核心和基础：计算机图形处理技术核心和基础：计算机图形处理技术 2022-5-19上理机械 吴恩启31.1 The meaning and feature of CADCADCAD工作过程工作过程功能设计（概念设计）、原理结构设计、产品造型、外观设计零部件分析、

4、结构尺寸优化零件加工模拟、修改零件设计产品整体运动模拟或功能模拟、优化2022-5-19上理机械 吴恩启4the process of Machinery CAD design输入产品性能要求在计算机辅助创新软件及设计专家系统的辅助下进行方案设计模型设计优化设计工程分析及校核运动仿真装配仿真物性计算疲劳计算等满足要求？修改设计完成详细设计工程数据库NY1.1 The meaning and feature of CAD2022-5-19上理机械 吴恩启5 Increase the efficiency of design Improve the quality of design facili

5、tate group design Convenient to revise design Unification of the design and the analysis Easy to realize the standardization of product data Easy to realize Internet-based Collaborative Design Premise of production without blueprints Provide the basis of realizing PLM system 1.1.1 The feature of CAD

6、1.1 The meaning and feature of CAD2022-5-19上理机械 吴恩启61.1.2the structure of CAD systemu Centralized host systemu Minicomputer system u Microcomputer systemu Distributed network engineering workstation system 1.1 The meaning and feature of CAD2022-5-19上理机械 吴恩启71.1.2the structure of CAD system Centraliz

7、ed host systemu Minicomputer system u Microcomputer CAD systemu Distributed network engineering workstation system 1.1 The meaning and feature of CAD以高性能通用大型机做主计算机，可以分时方式连接几十个或几百个终端，软硬件选择余地小投资巨大，适合大型企业使在20世纪70年代较为流行，目前已经不再采用。2022-5-19上理机械 吴恩启81.1.2the structure of CAD systemu Centralized host system

8、 Minicomputer system u Microcomputer CAD systemu Distributed network engineering workstation system 1.1 The meaning and feature of CAD专门定制的用户CAD系统，购机后，可立即使用性能价格比适中系统扩展能力差，适当选配异种机联网技术和标准数据交换接口，可向分布式网络工作站发展。适合中等企业选用2022-5-19上理机械 吴恩启91.1.2the structure of CAD systemu Centralized host systemu Minicomput

9、er system Microcomputer systemu Distributed network engineering workstation system 1.1 The meaning and feature of CAD由于32位微机的发展提高了微机数值处理和图形处理能力，可以实现不复杂零件的CAD许多工作站上的CAD软件不断出现微机版本，微机环境的CAD软件相继问世，为扩大微机CAD系统的应用提供了基础微机CAD在中小型企业有广泛的应用前景。2022-5-19上理机械 吴恩启101.1.2the structure of CAD systemu Centralized host

10、 systemu Minicomputer system u Microcomputer CAD system Distributed network engineering workstation system 1.1 The meaning and feature of CAD 由32或64位工作站组成，可配三维图形加速器，有很强的图形功能和联网能力 支持多种操作系统和开发平台，性价比高。 应用计算机技术和网络通信技术，将分布于各处的多台计算机以网络形式连接 采用局域网可以将一座大楼、一个工厂范围内的计算机联网 通过INTERNET则可将多个局域网连接起来，并可访问分布在世界各地的设计小组

11、与设计人员，以沟通设计信息，典型工作站分布式网络为星式拓扑结构。2022-5-19上理机械 吴恩启111.2 The development history and trend of CAD system 20世纪50年代，第一台图形显示器 60年代，具有实用功能的CAD系统：DAC-1,通用汽车;CADAM，洛克希德飞机制造公司;GRAPHIC-1，贝尔电话公司 70年代，交互式计算机图形技术日趋成熟，出现光栅扫描显示器-二维绘图和三维线框造型 80年代，出现工作站和微型计算机-三维造型、自由曲面设计、有限元分析仿真；图形标准-CGI,GKS,IGES,STEP 90年代，特征造型、参数化造

12、型、网络协同设计 2000年，微机版本日趋成熟，集成有限元分析技术 我国情况：60年代开始1.2.1 Development history2022-5-19上理机械 吴恩启12l参数化设计：l虚拟产品建模技术：lCAD集成技术：l智能CAD技术 ：lCAD技术的网络化1.2 The development history and trend of CAD system1.2.2 Development trend2022-5-19上理机械 吴恩启13参数化设计参数化设计：l虚拟产品建模技术：lCAD集成技术：l智能CAD技术 ：lCAD技术的网络化1.2 The development hi

13、story and trend of CAD system1.2.2 Development trend将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。其关键是模型的参数化。参数化模型表示了几何约束和工程约束。 几何约束分为结构约束和尺寸约束。p结构约束指元素间的拓扑约束关系，如平行、垂直、对成等;p尺寸约束指通过尺寸标注表示的约束 工程约束指尺寸间的约束关系2022-5-19上理机械 吴恩启14l参数化设计：虚拟产品建模技术虚拟产品建模技术：lCAD集成技术：l智能CAD技术 ：lCAD技术的网络化1.2 The development history and trend of CAD s

14、ystem1.2.2 Development trend在计算机中生成产品的虚拟原型取代物理原型进行测试、仿真、分析以得出其性能、可制造性、可维护性、可装配性以及成本、外观等的评价。2022-5-19上理机械 吴恩启15l参数化设计：l虚拟产品建模技术： CADCAD集成技术：集成技术：l智能CAD技术 ：lCAD技术的网络化1.2 The development history and trend of CAD system1.2.2 Development trend将CAD、CAM、CAE、CAPP和PDM集成为一个系统。可利用计算机，经过运动分析、动力分析、应力分析，确定零部件合理结构

15、形状根据图形进行工艺设计及数控编程，并直接控制数控机床去加工制造，使设计、制造、测试工作一体化。2022-5-19上理机械 吴恩启16l参数化设计：l虚拟产品建模技术：lCAD集成技术：智能智能CADCAD技术技术 ：lCAD技术的网络化1.2 The development history and trend of CAD system1.2.2 Development trend能及时准确地向设计人员提供产品开发所需的信息与帮助，用户甚至会觉得设计过程中有一位同事在指点提示，设计工作就是在与这位同事的交流中完成的。2022-5-19上理机械 吴恩启17l参数化设计：l虚拟产品建模技术：lC

16、AD集成技术：l智能CAD技术 ：CAD技术的网络化：1.2 The development history and trend of CAD system1.2.2 Development trend随着互联网和电子商务的发展CAD技术进入深化应用阶段，企业应用的热点已经转向CAPP、PDM等深层次的应用和管理技术。企业由单机应用转向了基于局域网或Intranet的应用，越来越与网络的发展结合起来；2022-5-19上理机械 吴恩启181.3 Hardware of CAD system多媒体设备网络设备信息存储设备输出设备输入设备主机(CPU 内存)CAD硬件组成：2022-5-19上理机

17、械 吴恩启191.3 Hardware of CAD systemu 主机：u 输入设备：键盘、鼠标、三维坐标输入器、数字化仪、扫描仪，三坐标测量仪等u 输出设备：显示器、绘图仪、打印机、快速成形机，三维打印机等u 信息存储设备：主要指外存，如硬盘阵列、光盘、磁带机等u 网络设备：u 多媒体设备：2022-5-19上理机械 吴恩启201.3.1 CAD常用的硬件系统常用的硬件系统-Workstation system(1)UNIX workstation CPU采用精简指令系统RISC处理器，操作系统主要采用UNIX系统可配置多个CUP，具有64位或128位的计算能力，物理内存可达16GB，并

18、能提供很大的虚拟内存空间，能满足高性能计算的要求价格昂贵SGI、HP、IBM等公司均有此类产品。2022-5-19上理机械 吴恩启211.3.1 CAD常用的硬件系统常用的硬件系统-Workstation system (2)PC workstation随着个人计算机性能的不断增强而逐渐发展起来的CUP常采用Intel公司和AMD公司的32位或64位处理器，也可以采用双CUP或双核系统操作系统采用Windows 2000或windows XP，或64位的Windows XP Professional x64 Edition。一般采用专业显示卡。随着硬件技术的发展，性能越来越好，逐步接近UNIX

19、工作站，而且价格便宜。是目前应用最广泛的类型2022-5-19上理机械 吴恩启221.3.2 Commonly used peripheral equipment of CAD system (1) input deviceu鼠标和键盘(mouse and keyboard)虚拟键盘(virtual keyboard ) 2022-5-19上理机械 吴恩启23u三维坐标输入器Three dimensional coordinates loader 可以输入x、y、z坐标，结合CAD软件可以实现三维雕刻input x, y and z coordinates, realize the three

20、 dimensional carving with CAD software.1.3.2 Commonly used peripheral equipment of CAD system 2022-5-19上理机械 吴恩启24p三坐标测量仪三坐标测量仪主要测量空间的点位坐标，结合CAD软件进行进行建模。 The three coordinates measuring instrument mainly survey the coordinates of space spots position, and carry on the modeling with CAD software. ) u三

21、坐标测量设备三坐标测量设备Three coordinates measurement equipment主要包括：三坐标测量仪和三维扫描仪1.3.2 Commonly used peripheral equipment of CAD system 2022-5-19上理机械 吴恩启251.3.2 Commonly used peripheral equipment of CAD system p三维扫描仪三维扫描仪是将三维模型的表面进行扫描得到点云数据，通过CAD软件形成曲面进而形成实体 。The three dimensional scanner uses the cloud data wh

22、ich is obtained by the scanning of three-dimensional model surface, to form curved surface then to form the entity with CAD software.2022-5-19上理机械 吴恩启26(2)output device1.3.2 Commonly used peripheral equipment of CAD system 打印机与绘图机the printer and the drafting machine 三维打印机（快速成型机）three dimensional pri

23、nter 2022-5-19上理机械 吴恩启27(3)Storage device 磁带机(tape handler) 磁带机容量较大，可达到1200GB，常用来存储数据和备份数据 硬盘阵列柜(hard-disk array system)： 把若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个硬盘阵列由阵列控制器管理的系统。硬盘阵列柜常采用1394接口卡实现与主机的通讯，硬盘阵列充分利用1394的点对点、高速传输、热插拔和即插即用、可串连（最大可达1023个硬盘）等特性而设计的一种外挂式的大容量数据存储设备。光盘 优盘 移动硬盘1.3.2 Commonly used peripheral equ

24、ipment of CAD system 2022-5-19上理机械 吴恩启281.4 Software of CAD system1.4.1 System software (1)操作系统(Operating system )： 常见的操作系统有OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows系列等。 微软公司推出的64位Windows Server 2003 x64 Editions和Windows XP Professional x64 Edition专门为对性能、可靠性、安全性有高要求的用户设计。这两个系统都能同时运行32位和64位程序。 相对32位平台，64位平台主要改善W

25、indows环境下的可量测性和可靠性，提供更快处理速度，特别适用于操作和管理大量数据(2)编译系统(Compiling system) 将高级语言编写的程序编译成计算机直接执行的机器指令。语言编译器主要有C/C+,Java,Lisp,Fortran,Basic等 2022-5-19上理机械 吴恩启29支撑软件是CAD软件系统的重要组成部分，是在系统软件的基础上开发的满足CAD用户一些共同需要的通用性软件，一般是有专门的软件公司开发。The supporting software is the important constituent of the CAD software system. I

26、t is the versatile software which can satisfy the users common demands, and it develops in the foundation of system software, generally has the specialized software company to develop. CAD支撑软件分为单一功能型和综合集成型两大类。 1.4 Software of CAD system1.4.2 Supporting software2022-5-19上理机械 吴恩启30单一功能型交互式绘图软件(Interac

27、tive drawing software ) 主要以人机交互方法完成二维图形的绘制，具有图形的复制、镜像、阵列、缩放、删除、修改、外部引用等编辑功能，具有尺寸标注、图形拼装、二次开发工具等图形处理功能。三维软件可以进行零件三维造型、装配设计、生成工程图，并且可以进行参数化设计。常用的二维软件有CAXA电子图版，AUTOCAD等，三维有CAXA实体设计，Solidedge等。1.4 Software of CAD system1.4.2 Supporting software2022-5-19上理机械 吴恩启31工程分析软件(Project analysis software ) 主要是有限元

28、分析软件和动力学仿真软件。常用的有限元分析软件有NASTRAN、ANSYS、COSMOS、ABAQUS、ADAMS等。单一功能型1.4 Software of CAD system1.4.2 Supporting software2022-5-19上理机械 吴恩启32数控编程软件(NC programming software )带有一定的建模能力，也可以将三维CAD软件建立的模型通过通用接口传入，它们具有刀具的定义、工艺参数的设定、数控代码的自动生成、刀具轨迹的校验仿真、后置处理等功能。典型的软件有EdgeCAM、MasterCAM等。单一功能型1.4 Software of CAD sys

29、tem1.4.2 Supporting software2022-5-19上理机械 吴恩启33功能比较齐全，综合提供了设计所需要的模块。设计人员在这样的CAD设计平台上可以快速准确的进行设计。常用的集成支撑软件有：CATIAUG NXPro/EngineerSolidworks综合集成支撑软件1.4 Software of CAD system1.4.2 Supporting software2022-5-19上理机械 吴恩启341.4.3 Application software 应用软件是针对某一专门应用领域研制的，如： 破碎机辅助设计软件 水泵计算机辅助设计软件 燃气轮机CAD软件应用软

30、件是在系统软件和支撑软件的基础上进行二次开发而形成的，例如在Autocad软件中利用Vlisp、VBA、Object等开发语言设计的各种软件，也可以直接在系统软件下利用VC+等高级语言直接开发。 1.4 Software of CAD system2022-5-19上理机械 吴恩启35部分CAD系统软件介绍-CAD软件（1 1）UnigraphicsUnigraphics（UGUG） ：Unigraphics Solutions公司开发的产品UG是一个功能强大的CAD/CAM软件，针对于整个产品开发的全过程，从产品的概念设计直到产品建模、分析和制造过程，它提供给用户一个灵活的复合建模模块。作为

31、一流产品，UG提供了全系列的工具，包括针对计算机辅助工业设计艺术级工具，并与功能强大的CAD/CAM/CAE解决方案紧密集成。UG具有独特的知识驱动自动化的功能，使产品和过程的知识能够集成在一个系统里。1.4 Software of CAD system1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启36部分CAD系统软件介绍-CAD软件（2 2）Pro/EngineerPro/Engineer ：美国参数技术公司（PTC）的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/Engin

32、eer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。Pro/Engineer采用技术指标化设计、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，用户可以随意勾画草图，轻易改变模型。Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。1.4 Software of CAD system1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启37部分CAD系统软件介绍-C

33、AD软件（3 3）I-DEASI-DEAS ：美国SDRC公司开发的CAD/CAM软件。I-DEAS的新能力涉及针对各产品领域的增强。包括核心实体造型及设计、数字化验证(CAE)，数字化制造(CAM)、二维绘图及三维产品标注。I-DEAS在CAD/CAE一体化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含诸如结构分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。I-DEASCAMAND是CAM行业的顶级产品，可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。1.4 Software of C

34、AD system1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启38部分CAD系统软件介绍-CAD软件（4 4）CATIACATIA ：法国达索飞机公司开发的产品。该系统是在CADAM系统（原由美国洛克希德公司开发，后并入美国IBM公司）基础上扩充开发的，在CAD方面购买原CADAM系统的源程序，在加工方面则购买了有名的APT系统的源程序，形成了商品化的系统。CATIA采用先进的混合建模技术、在整个产品生命周期内方便的修改能力、所有模块具有全相关性、具有并行工程的设计环境、支持从概念设计直到产品实现的全过程。它也是世界上第一个实现产品数字化样机开发的软

35、件。CATIA系统如今已经发展为集成化的CAD/CAE/CAM系统，它具有统一的用户界面、数据管理以及兼容的数据库和应用程序接口，并拥有20多个独立计价的模块。1.4 Software of CAD system1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启39（5 5）SolidEdgeSolidEdge ：采用Unigraphics Solutions的Parasolid V10造型内核作为强大的软件核心。SolidEdge利用相邻零件的几何信息，使新零件的设计可在装配造型内完成；模塑加强模块直接支持复杂塑料零件造型设计；钣金模块使用户可以快速简捷

36、地完成各种钣金零件的设计；利用二维几何图形作为实体造型的特征草图，实现三维实体造型，为从CAD绘图升至三维实体造型的设计提供了简单、快速的方法。1.4 Software of CAD systemCAD软件1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启40（6 6）SolidWorks SolidWorks ：由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发的SolidWorks是一套基于Windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几

37、何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。该软件采用Parasolid作为几何平台,DCM作为约束管理模块，自顶向下基于特征的实体建模设计方法，可动态模拟装配过程，自动生成装配明细表、装配爆炸图，动态装配仿真、干涉检查、装配形态控制,其先进的特征树结构使操作更加简便和直观。1.4 Software of CAD systemCAD软件1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启41（7 7）AutoCADAutoCAD ：AutoCAD是美国Autodesk公司为微机开发的一个交互式二维工程绘图软件，Autodesk公司是拥有全球用户量最

38、多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD提供AutoLISP、ARX等作为二次开发的工具。AutoCAD Mechanical是2D机械设计与工程用的AutoCAD，含有智能的工程图与详细视图的制作能力，拥有增強的设计与分解工具，内建 IGES转换器，可以在 Autodesk Streamline提供的主机服务上，共享设计资料，进行项目合作。1.4 Software of CAD systemCAD软件1

39、.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启42（8 8）MDTMDT ：MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体。MDT基于特征的参数化实体造型、基于NURBS的曲面造型、可以比较方便地完成几百甚至上千个零件的大型装配、提供相关联的绘图和草图功能、提供完整的模型和绘图的双向联结。该软件与AutoCAD完全融为一体，用户可以方便地实现三维向二维的转换。MDT为AutoCAD用户向三维升级提供了一个较好的选择。1.4 Software of CAD systemC

40、AD软件1.4.3 Application software 2022-5-19上理机械 吴恩启43CAECAE软件软件（1 1）MSCMSC系列系列 MSC.Software Corporation (简称MSC)创建于1963年, 总部设在美国洛杉矶，是享誉全球最大的工程校验、有限元分析和计算机仿真预测应用软件供应商，也是通用结构有限元分析软件MSC.NASTRAN的开发者。MSC公司的 MSC.NASTRAN 软件始终作为美国联邦航空管理局飞行器适航证领取的唯一验证软件。MSC.NASTRAN是世界上功能最全面、性能超群、应用最广泛的大型通用结构有限元分析软件，也是全球CAE工业标准的原

41、代码程序。能够有效解决各类大型复杂结构的强度、刚度、屈曲、模态、动力学、热力学、非线性、(噪)声学、流体-结构耦合、气动弹性、超单元、惯性释放及结构优化等问题。通过MSC.NASTRAN的分析可确保各个零部件及整个系统在最合理的环境下正常工作，获得最佳性能。2022-5-19上理机械 吴恩启44（2） ANSYS ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。ANSYS软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计

42、算模块和后处理模块。分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；2022-5-19上理机械 吴恩启45(3）I-DEAS有限元分析功能 I-DEAS有限元建模和预览分析结果。直接从I-DEAS零件主模型、装配体主模型或从其它CAD系统模型自动生成有限元网格。u线性求解器用于线性结构热场和流场有限元分析的模块，以多种固定形式给出求解参数和输出结果，使运行简化。u非线性求解器用于载荷、材料特性、接触条件或结构刚度随位移变化的非线性条件下的有限

43、元分析非线性求解器支持几何非线性、材料非线性、面面接触及它们综合的分析；还支持加载自动步长控制和弯曲分析等复杂问题。2022-5-19上理机械 吴恩启46（4）UG/FEA UG/FEA是一个与UG/Scenario for FEA前和后处理功能紧密集成的有限元解算器，优越的单元技术和强大的数字方法是UG/FEA的基础，稀少的矩阵数字法，大大地增加了解算速度和减少需要的磁盘空间量，使数字处理快速的有效。uUG/FEA支持概念分析的广泛的各种分析类型，这些包括线性静态，标准模态，稳态热传递，线性屈服和支持装配件包括间隙分析，对薄壁零件和梁的尺寸优化 作为可选项功能是有效支持的材料类型包括各向同性

44、，各向异性和正交异性。2022-5-19上理机械 吴恩启47(5)ABAQUSABAQUSABAQUS是由HibbittHibbitt, , KarlssonKarlsson & Sorensen & Sorensen 公司 (HKSHKS)开发并且提供售后服务的先进的通用有限元程序系统。其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUSABAQUS包括一个十分丰富的、可模拟任意实际形状的单元库。并与之对应拥有各种类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩有弹性的泡沫材料以及类似于土和岩石等地质材料。作

45、为通用的模拟计算工具，ABAQUSABAQUS能解决结构（应力/位移）的许多问题。它可以模拟各种领域的问题，例如热传导、质量扩散、电子部件的热控制、声学分析、岩土力学分析及压电介质力学分析。 2022-5-19上理机械 吴恩启48(6)LS-DYNA3DLS-DYNA3D是美国Lawrence Livemore国家材料实验室J.O.Hallquist教授主持开发的几何大变形、非线性材料和接触摩擦滑动边界三重非线性动力分析程序，1976年推出. uLS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等

46、非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。uLS-DYNA程序是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性和接触非线性程序。它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能（如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算）；军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序 2022-5-19上理机械 吴恩启491.4.4 CAD系统间的接口系统间的接

47、口(Connection between CAD system) (1)IGESIGES：基本图形交换规范标准：基本图形交换规范标准 ( (Initial Graphics Exchange Specification ) ) 1980年，由美国国家标准局主持成立了由波音公司和通用电气公司参加的技术委员会，制订了基本图形交换规范。最初开发IGESIGES是为了能在计算机绘图绘图系统的数据库上进行数据交换；从1981年的IGESIGES 1.0版本到1991年的IGESIGES 5.1版本，和最近的IGESIGES 5.3版本，IGESIGES逐渐成熟，日益丰富，覆盖了CAD/CAM数据交换的越

48、来越多的应用领域。作为较早颁布的标准，IGESIGES被许多CAD/CAM系统接受，成为应用最广泛的数据交换标准。制订IGESIGES标准的目的就是建立一种信息结构用来产品定义数据的数字化表示和通信，以及在不同的CAD/CAM系统间以兼容的方式交换产品定义数据 2022-5-19上理机械 吴恩启50IGESIGES历史：1980年，IGES的1.0版本，偏重于几何图形信息的描述1983年,2.0版本扩大了几何实体范围，并增加了有限元模型数据的交换1987年公布的第三版本，能处理更多的制造用非几何图形信息1989年公布的第四版本，增加了实体造型的CSG(实体几何构造表示法 )表示 1990年公布

49、的第五版本，又增加了实体造型的B-rep(边界表示法 )表示。 1.4.4 CAD系统间的接口系统间的接口(Connection between CAD system) 2022-5-19上理机械 吴恩启51(2)(2)STEPSTEP：产品模型数据交换标准产品模型数据交换标准( (Standard for the Exchange of Product Model Data) STEP是国际标准化组织(ISO)所属技术委员会TC184(工业自动化系统技术委员会)下的“产品模型数据外部表示”(External Representation of Product Model Data)分委员会S

50、C4所制订的国际统一CAD数据交换标准。所谓产品模型数据是指为在覆盖产品整个生命周期中的应用而全面定义的产品所有数据元素，它包括为进行设计、分析、制造、测试、检验和产品支持而全面定义的零部件或构件所需的几何、拓扑、公差、关系、属性和性能等数据，另外，还可能包含一些和处理有关的数据。产品模型对于下达生产任务、直接质量控制、测试和进行产品支持功能可以提供全面的信息。2022-5-19上理机械 吴恩启52(3)STEPNC标准随着数控技术的发展，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控（CNC）。但是，现代化的生产对CNC的要求也越来越高，系统之间不兼容、编程困难、智能化程度低等诸多问题