虛擬制造相關(guān)軟件課件

1、第三章虛擬制造相關(guān)軟件第1頁，共18頁。3DS MAX 3DStudio MAX,簡(jiǎn)稱3DS MAX，其前身為運(yùn)行在DOS操作系統(tǒng)下的3DS，由著名的AutoDesk公司麾下的Discreet多媒體分部推出的一種功能強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)軟件包，是當(dāng)前世界上銷量最大的一種三維建模、虛擬現(xiàn)實(shí)建模的應(yīng)用軟件。 在應(yīng)用技能方面，擁有強(qiáng)大功能的3DSMAX被廣泛地應(yīng)用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動(dòng)畫和視頻游戲的制作，在應(yīng)是特效方面的應(yīng)用。而在國(guó)內(nèi)發(fā)展的相對(duì)比較成熟的建筑效果圖和建筑動(dòng)畫制作中，3DSMAX的使用率更是占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)3DSMAX的掌握程度也有不同的要求。在虛擬現(xiàn)實(shí)方面，

2、主要要求是對(duì)場(chǎng)景物體進(jìn)行建模，并可以通過相關(guān)的插件輸出其他文件格式的模型，一般是一些簡(jiǎn)單的動(dòng)畫功能。 3DSMAX常用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建模，尤其是WEB3D的應(yīng)用。與其它的同類軟件相比，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)： （1）提供了強(qiáng)大的建模功能 （2）性價(jià)比高 （3）入學(xué)容易，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單 （4）使用者多，便于交流與應(yīng)用 第2頁，共18頁。7/29/20222上海理工大學(xué) 吳恩啟Unigraphics（UG） Unigraphics Solutions公司開發(fā)的產(chǎn)品UG是一個(gè)功能強(qiáng)大的CAD/CAM軟件，針對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)直到產(chǎn)品建模、分析和制造過程，它提供給用戶一個(gè)靈活的復(fù)合建模模

3、塊。作為一流產(chǎn)品，UG提供了全系列的工具，包括針對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）藝術(shù)級(jí)工具，并與功能強(qiáng)大的CAD/CAM/CAE解決方案緊密集成。UG具有獨(dú)特的知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化（KDA）的功能，使產(chǎn)品和過程的知識(shí)能夠集成在一個(gè)系統(tǒng)里。第3頁，共18頁。7/29/20223上海理工大學(xué) 吳恩啟Pro/Engineer 美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，開發(fā)出來的第三代機(jī)械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/Engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/Eng

4、ineer采用技術(shù)指標(biāo)化設(shè)計(jì)、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。第4頁，共18頁。7/29/20224上海理工大學(xué) 吳恩啟I-DEAS 美國(guó)SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。I-DEAS的新能力涉及針對(duì)各產(chǎn)品領(lǐng)域的增強(qiáng)。包括核心實(shí)體造型及設(shè)計(jì)、數(shù)字化驗(yàn)證(CAE)，數(shù)字化制造(CAM)、二維繪圖及三維產(chǎn)品標(biāo)注。I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直

5、雄居世界榜首，軟件內(nèi)含諸如結(jié)構(gòu)分析、熱力分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級(jí)分析功能。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級(jí)產(chǎn)品，可以方便地仿真刀具及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，可以從簡(jiǎn)單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動(dòng)方式來加工極為復(fù)雜的工件表面，并可以對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化。第5頁，共18頁。7/29/20225上海理工大學(xué) 吳恩啟CATIA 法國(guó)達(dá)索（Dassault）飛機(jī)公司DassaultSystems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)（原由美國(guó)洛克希德公司開發(fā)，后并入美國(guó)IBM公司）基礎(chǔ)上擴(kuò)充開發(fā)的，在CAD方面購買原CADAM系統(tǒng)的源程序，在加工方面則購買了

6、有名的APT系統(tǒng)的源程序，形成了商品化的系統(tǒng)。CATIA采用先進(jìn)的混合建模技術(shù)、在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)方便的修改能力、所有模塊具有全相關(guān)性、具有并行工程的設(shè)計(jì)環(huán)境、支持從概念設(shè)計(jì)直到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的全過程。它也是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化樣機(jī)開發(fā)（DMU）的軟件。CATIA系統(tǒng)如今已經(jīng)發(fā)展為集成化的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，它具有統(tǒng)一的用戶界面、數(shù)據(jù)管理以及兼容的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序接口，并擁有20多個(gè)獨(dú)立計(jì)價(jià)的模塊。第6頁，共18頁。7/29/20226上海理工大學(xué) 吳恩啟SolidEdge 采用Unigraphics Solutions的Parasolid V10造型內(nèi)核作為強(qiáng)大的軟件核心。Soli

7、dEdge利用相鄰零件的幾何信息，使新零件的設(shè)計(jì)可在裝配造型內(nèi)完成；模塑加強(qiáng)模塊直接支持復(fù)雜塑料零件造型設(shè)計(jì)；鈑金模塊使用戶可以快速簡(jiǎn)捷地完成各種鈑金零件的設(shè)計(jì)；利用二維幾何圖形作為實(shí)體造型的特征草圖，實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體造型，為從CAD繪圖升至三維實(shí)體造型的設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)單、快速的方法。第7頁，共18頁。7/29/20227上海理工大學(xué) 吳恩啟SolidWorks 由美國(guó)SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的SolidWorks是一套基于Windows平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應(yīng)用于以

8、規(guī)則幾何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，其價(jià)位適中。該軟件采用Parasolid作為幾何平臺(tái)和DCM作為約束管理模塊，自頂向下基于特征的實(shí)體建模設(shè)計(jì)方法，可動(dòng)態(tài)模擬裝配過程，自動(dòng)生成裝配明細(xì)表、裝配爆炸圖，動(dòng)態(tài)裝配仿真、干涉檢查、裝配形態(tài)控制，同時(shí)具有中英文兩種界面可供選擇其先進(jìn)的特征樹結(jié)構(gòu)使操作更加簡(jiǎn)便和直觀。第8頁，共18頁。7/29/20228上海理工大學(xué) 吳恩啟AutoCAD AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司為微機(jī)開發(fā)的一個(gè)交互式二維工程繪圖軟件，Autodesk公司是擁有全球用戶量最多的軟件供應(yīng)商，也是全球規(guī)模最大的基于PC平臺(tái)的CAD和動(dòng)畫及可視化軟件企業(yè)。Auto

9、CAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，有強(qiáng)大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及二次開發(fā)等功能，同時(shí)有部分三維功能。AutoCAD提供AutoLISP、ARX等作為二次開發(fā)的工具。AutoCAD Mechanical是2D機(jī)械設(shè)計(jì)與工程用的AutoCAD，含有智能的工程圖與詳細(xì)視圖的制作能力，擁有增強(qiáng)的設(shè)計(jì)與分解工具，內(nèi)建 IGES轉(zhuǎn)換器，可以在 Autodesk Streamline提供的主機(jī)服務(wù)上，共享設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行項(xiàng)目合作。第9頁，共18頁。7/29/20229上海理工大學(xué) 吳恩啟 MDT MDT是Autodesk公司在PC平臺(tái)上開發(fā)的三維機(jī)械CAD系統(tǒng)。它以三維設(shè)計(jì)為基

10、礎(chǔ)，集設(shè)計(jì)、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體。MDT基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型、基于NURBS的曲面造型、可以比較方便地完成幾百甚至上千個(gè)零件的大型裝配、提供相關(guān)聯(lián)的繪圖和草圖功能、提供完整的模型和繪圖的雙向聯(lián)結(jié)。該軟件與AutoCAD完全融為一體，用戶可以方便地實(shí)現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD用戶向三維升級(jí)提供了一個(gè)較好的選擇。第10頁，共18頁。7/29/202210上海理工大學(xué) 吳恩啟MSC系列MSC.Software Corporation (簡(jiǎn)稱MSC)創(chuàng)建于1963年, 總部設(shè)在美國(guó)洛杉磯，是享譽(yù)全球最大的工程校驗(yàn)，有限元分析和計(jì)算機(jī)仿真預(yù)測(cè)應(yīng)用軟件(CAE) 供應(yīng)

11、商，也是世界最著名最權(quán)威最可靠的大型通用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件MSC.NASTRAN的開發(fā)者。MSC公司的 MSC.NASTRAN 軟件始終作為美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)飛行器適航證領(lǐng)取的唯一驗(yàn)證軟件。MSC.NASTRAN是世界上功能最全面、性能超群、應(yīng)用最廣泛的大型通用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，也是全球CAE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的原代碼程序。能夠有效解決各類大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、屈曲、模態(tài)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、非線性、(噪)聲學(xué)、流體-結(jié)構(gòu)耦合、氣動(dòng)彈性、超單元、慣性釋放及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題。通過MSC.NASTRAN的分析可確保各個(gè)零部件及整個(gè)系統(tǒng)在最合理的環(huán)境下正常工作，獲得最佳性能。第11頁，共18頁。7/

12、29/202211上海理工大學(xué) 吳恩啟ANSYS ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和耦合場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。ANSYS軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；第12頁，共18頁。7/29/202212上海理

13、工大學(xué) 吳恩啟I-DEAS有限元分析功能 I-DEAS有限元建模和預(yù)覽分析結(jié)果。直接從I-DEAS零件主模型、裝配體主模型或從其它CAD系統(tǒng)模型自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格。 線性求解器(Model Solution Linear) 用于線性結(jié)構(gòu)熱場(chǎng)和流場(chǎng)有限元分析的模塊，以多種固定形式給出求解參數(shù)和輸 出結(jié)果，使運(yùn)行簡(jiǎn)化。 非線性求解器(Model Solution Non-Linear) 用于載荷、材料特性、接觸條件或結(jié)構(gòu)剛度隨位移變化的非線性條件下的有限元分析非線性求解器支持幾何非線性、材料非線性、面面接觸及它們綜合的分析；還支持加載自動(dòng)步長(zhǎng)控制和彎曲分析等復(fù)雜問題。第13頁，共18頁。7/29/

14、202213上海理工大學(xué) 吳恩啟UG/FEA UG/FEA是一個(gè)與UG/Scenario for FEA前和后處理功能緊密集成的有限元解算器，優(yōu)越的單元技術(shù)和強(qiáng)大的數(shù)字方法是UG/FEA的基礎(chǔ)，稀少的矩陣數(shù)字法，大大地增加了解算速度和減少需要的磁盤空間量，使數(shù)字處理快速的有效。UG/FEA支持概念分析的廣泛的各種分析類型，這些包括線性靜態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)，穩(wěn)態(tài)熱傳遞，線性屈服和支持裝配件包括間隙分析，對(duì)薄壁零件和梁的尺寸優(yōu)化 作為可選項(xiàng)功能是有效支持的材料類型包括各向同性，各向異性和正交（Orthotrapic）異性。第14頁，共18頁。7/29/202214上海理工大學(xué) 吳恩啟ABAQUSABAQ

15、US是由Hibbitt, Karlsson & Sorensen 公司 (HKS)開發(fā)并且提供售后服務(wù)的先進(jìn)的通用有限元程序系統(tǒng)。其解決問題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS包括一個(gè)十分豐富的、可模擬任意實(shí)際形狀的單元庫。并與之對(duì)應(yīng)擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬大多數(shù)典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮有彈性的泡沫材料以及類似于土和巖石等地質(zhì)材料。作為通用的模擬計(jì)算工具，ABAQUS能解決結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）的許多問題。它可以模擬各種領(lǐng)域的問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散、電子部件的熱控制（熱電耦分析）、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析

16、（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)力學(xué)分析。 第15頁，共18頁。7/29/202215上海理工大學(xué) 吳恩啟LS-DYNA3D美國(guó)Lawrence Livemore國(guó)家材料實(shí)驗(yàn)室J.O.Hallquist教授主持開發(fā)的幾何大變形、非線性材料和接觸摩擦滑動(dòng)邊界三重非線性動(dòng)力分析程序，1976年推出. LS-DYNA 是世界上最著名的通用顯式動(dòng)力分析程序，能夠模擬真實(shí)世界的各種復(fù)雜問題，特別適合求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動(dòng)力沖擊問題，同時(shí)可以求解傳熱、流體及流固耦合問題。在工程應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可為最佳的分析軟件包。與實(shí)驗(yàn)的無數(shù)次對(duì)比證實(shí)了其計(jì)算的可靠性。LS-DYNA程序96版是功能齊全的幾何非線性（大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)和大應(yīng)變）、材料非線性（140多種材料動(dòng)態(tài)模型）和接觸非線性（50多種）程序。它以Lagra