應用工程數據庫開發(fā)CADCAE集成系統方案(20210517215145)

1、應用工程數據庫開發(fā)CAD/CAE!成系統詳細介紹了工程數據庫的設計、體系結構、工 作原理及訪問實現，并給出了工程 應用實例。應用工程數據庫原理在CAD系統中創(chuàng) 建的參數化實體模型，可導入CAE系統中，從而實現CAD/CAE系統的集成，可極大提高 CAE的建模效率。應用 工程數據庫技術對提高CAD/ CAE效率及并行工程有重大意 義。引言CAD技術主要用來加快設計速度，縮短設計周期，改進產品的造型和工程 繪圖質量，減輕設計人員負擔，為數字加工奠定基礎。CAE主要是指用計算機 分析工 程或產品性能與安全可靠性，模擬其未來的工作狀態(tài)和運行行為，及早發(fā)現設計缺 陷，對產品進行優(yōu)化設計，并證實未來工程、

2、產品功能和性能的可用性與可靠性。 其核心理論是基于現代計算力學的有限單元分析技術。CAD軟件在創(chuàng)建零部件實體模型方面具有強大的功能，憑借CAD軟件的開放性 結構，通過工程數據庫進行參數化實體建模，可以方便快捷地創(chuàng)建系列化的模型， 用戶可以通過修改幾何參數方便地修改實體模型。CAE軟件大都提供了建模功能，但其建模效率遠遠低于CAD在CAE優(yōu)化設計中需要對分析模型不斷地 進行優(yōu)化、修改、分析、再優(yōu)化、修改，及對系列化零部件的分析，其建模工作量 之大簡直不可想象。因此，實現CAD軟件與CAE軟件之間基于統一工程數據庫的幾何模型的共 享，使CAD軟件取代CAE軟件的建模模塊,是解決CAE建模困難、提高

3、分析效率的理想 方法。因此研究開發(fā)基于統一工程數據庫的CAD/ CAE集成系統具有重大意義。工程數據庫的設計工程數據庫是用于存儲工程數據的倉庫，利用工程數據庫管理系統，在 程 序中能方便地進行數據交換，工程設計時可以方便地管理和存取工程設計信 息，并 對它們進行有效的查詢、插入、刪除和更新。在CAD/ CAE系統中使用數據庫來管理 工程數據，便形成以工程數據庫為核心的系統體系結構，它是通過所有應用程序對 1個公用的數據庫存取數據而得到的1個集成系統。使用數據庫管理系統主要有兩個優(yōu)點：一是數據的組織、存儲和管理與應用 程序嚴格分開，不受應用程序的影響；二是便于擴展現有的應用系統和開 發(fā)新的應 用

4、系統。幾何參數數據庫是零部件CAD系統繪圖的基礎和數據來源，在進行實 體建模 以前，首先要創(chuàng)建和設置數據庫。Access是Microsoft公司推出的功能強大的面向對象的智能關系型數據庫, 其操作界面友好，數據處理和查詢速度快，且具有access數據庫驅動 程序,能通過ODBC API為應用程序服務。Access數據庫的數據類型包括數值 型、字符型、字符串型、日 期型、圖表和圖形等不同類型的數據，能滿足零部件幾何參數庫中的數據類型要求。因此筆者采用Access數據庫創(chuàng)建了零部件數據 源 hedata. mdb ,容包括需進行有限元分析的各種標準零部件的幾何結構參數。圖1為筆 者建立的hedat

5、a. mdb數據庫中某部件的幾何結構數據。MlBSM切EaiiBd4：1t441國1 hethia. mdb數惟阡中的幾何結構數抵Access數據庫提供ODBC數據互連接口，在創(chuàng)建數據庫hedatalmdb后，在控制面板中設置數據源管理器，使得Windows操作系統的數據庫管理系統DBMS! Access 數據庫驅動程序相連接，從而為實現三維造型系統通過ODBC數據庫接口訪問數據庫 hedatalmdb 作準備。ODBC數據庫訪問的實現開放式數據庫互連ODBC (Open Database Connectivity)是微軟公司提 出的一個標準應用編程接口 API，對數據庫底層做了封裝，為客戶端

6、應用程序與服務 器端各種數據庫的連接提供了雙向通用接口。應用程序用SQL數據庫查詢語言通過ODBC及為ODB所設計的驅動程序，將客戶端應用程序發(fā)生的SQL語句“翻譯”成各種數據庫自身的數據庫操作，同樣各種數據庫也對以沿原路 將執(zhí)行結果 返回給應用程序，從而完成對數據庫的任務請求。1ODBC及其體系結構ODBC是關于開放數據庫互聯的標準，是一種可以用于不同DBMS中存 取數據 的標準接口。它要求各應用程序通過標準的SQL語言訪問數據庫。ODBC要求SQL應用程序必須通過ODBC驅動管理器使用特定的ODBC驅動程序訪問相 應的數 據庫。ODBC驅動程序是一個可以被應用程序調用的動態(tài)庫DLL (Dy

7、 namicLink Library),用戶應用程序可以存取具有ODBC驅動程序支持的任何數據 源。在VC+ +環(huán)境下，ODBC使用動態(tài)庫DLL實現應用程序與數據庫的互聯。ODBC 結構是層次化的，由應用程序、驅動程序管理器、數據庫驅動程序和數據源等部件組 成。應用程序通過ODBCAPI與ODBC驅動程序管理器進行交互。ODBC驅動程序管理器 是一個共享的程序庫管理器，稱為ODBC32. DLL它把應用程序的調用分配給1個或多個 數據庫驅動器。ODBC32. DLL可裝載或卸載驅動器、檢查狀態(tài)、管理多個應用程序和數 據源之間的聯系，如圖2所示。圖2 ODBC的程序結構2 ODBC的工作原理OD

8、BC是基于DLL方式的,ODBC32. DLL統一管理所有的特定數據庫的驅 動器。ODBC的實現采用動態(tài)庫(DLL)技術，在系統運行時被動態(tài)裝入和連接。ODBC32. DL通 過ODBC32.INI文件中的數據源了解到對某個數據庫應當采用具體 的驅動程序。數據 源是ODBC32. INI文件基本的信息單位，每個數據源對應一個數據庫驅動器。0DBC32. INI文件中存放著各個數據源及信息。每個數據源包括 數據源名稱、數據源描 述、數據庫管理系統的類型、數據庫文件存放的路徑、該數據庫管理系統的驅動程 序、數據庫文件的后綴模式。ODBC提供整套應用程序設計接口 (API),包括1個功能強大的函數調

9、用 庫,1組錯誤代碼和在DBMS土訪問數據庫的1個標準SQL語法。通過對ODBC API函數 庫的調用，用戶可以設計應用程序與數據庫的接口，直接建立針對不 同DBM之間的 連接，由此，可以將SQL語句傳遞到DBMS中，并返回最終結果 集。ODBC通過一系列的句柄實現對數據庫的管理和控制。環(huán)境句柄為ODBC應用程序設置初始化環(huán)境，連接句柄用來建立ODBC驅動器到數據源的組合關 系，語句 句柄是ODBC API的真正任務承擔者，用來處理SQL語句及目錄函數。ODBC應用程序 運行的基本步驟為：分配ODBC環(huán)境;分配1個連接句柄；與1個數據資源相 連；執(zhí)行SQL語句；取回查詢結果；取消與數據資源的連

10、接；釋放ODBC環(huán) 境。具體流程如圖3所示。3 ODBC 6的帀詰與釋程3三維造型應用程序對數據庫訪問的實現根據0DBC工作原理和句柄的申請釋放過程，運用VC + +編程技術和ODBCXPI 開發(fā)了零部件實體造型系統對hedatalmdb數據庫的訪問接口，為零部件實體造型系 統參數化建模奠定數據基礎。在ARX環(huán)境下，用戶調用數據庫接口訪問hedata. mdb，實現三維實體 造型:讀取數據庫、顯示讀取數據庫和設置運行數據。讀取數據庫即從數據庫hedata. mdb中 讀取數據，將數據存放緩沖區(qū)；顯示讀取數據庫即將讀取的數據 庫的幾何參數傳送至 前臺，供用戶調用；設置運行數據即將用戶選擇的幾何數

11、據傳送至后臺，參加實際建 模過程。當用戶調用實體造型程序時，ODBC數據庫訪問接口通過DBM數據庫管理 系統 訪問hedata. mdb數據庫中的數據，調用成功后，在AutoCAD的提示框中將顯示 “ODBC初始化成功！”，并將其數據顯示在下拉列表框中，供用戶調用。CAD/ CAE數據傳輸接口技術CAD模型數據傳入CAE軟件的方式有兩種：一是通過專用數據接口傳遞 在該 方法中,CAE程序可與CAD程序“交流”后生成與CAE程序兼容的數據格 式；另一種是 通過標準圖形格式傳遞，目前流行的圖形標準由IGES SAT和ParaSoild等。筆者采用ANSYS乍為CAE分析軟件,AutoCAD作為CAD軟件。兩軟件 都有相 同的SAT格式數據傳輸接口，利用AutoCAD二次開發(fā)技術創(chuàng)建零部件實體模型，通過 SAT文件接口，該模型可被ANSYS軟件所享用，為AutoCAD與ANSY歎件的集成奠定 基礎，如圖4所不。圖4客部件C AD系統與直軟件之間的檢型傳輸結束語幾何參數以數據庫的形式存放，具有較高的數據獨立性，應用程序和數 據結 構間的依賴程度小，用戶在數據庫中修改參數，而不必修改應用程序