第三章 虛擬制造相關軟件課件

第三章

虛擬制造相關軟件第三章虛擬制造相關軟件3DSMAX3DStudioMAX,簡稱3DSMAX，其前身為運行在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大的三維設計軟件包，是當前世界上銷量最大的一種三維建模、虛擬現(xiàn)實建模的應用軟件。

在應用技能方面，擁有強大功能的3DSMAX被廣泛地應用于電視及娛樂業(yè)中，比如片頭動畫和視頻游戲的制作，在應是特效方面的應用。而在國內發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和建筑動畫制作中，3DSMAX的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。根據(jù)不同行業(yè)的應用特點對3DSMAX的掌握程度也有不同的要求。在虛擬現(xiàn)實方面，主要要求是對場景物體進行建模，并可以通過相關的插件輸出其他文件格式的模型，一般是一些簡單的動畫功能。

3DSMAX常用于虛擬現(xiàn)實技術的建模，尤其是WEB3D的應用。與其它的同類軟件相比，它具有以下的優(yōu)點：

（1）提供了強大的建模功能

（2）性價比高

（3）入學容易，學習簡單

（4）使用者多，便于交流與應用

2023/9/252第三章虛擬制造相關軟件Unigraphics（UG）UnigraphicsSolutions公司開發(fā)的產(chǎn)品UG是一個功能強大的CAD/CAM軟件，針對于整個產(chǎn)品開發(fā)的全過程，從產(chǎn)品的概念設計直到產(chǎn)品建模、分析和制造過程，它提供給用戶一個靈活的復合建模模塊。作為一流產(chǎn)品，UG提供了全系列的工具，包括針對計算機輔助工業(yè)設計（CAID）藝術級工具，并與功能強大的CAD/CAM/CAE解決方案緊密集成。UG具有獨特的知識驅動自動化（KDA）的功能，使產(chǎn)品和過程的知識能夠集成在一個系統(tǒng)里。2023/9/253第三章虛擬制造相關軟件Pro/Engineer

美國參數(shù)技術公司（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、全相關的概念，開發(fā)出來的第三代機械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/Engineer軟件能將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產(chǎn)品的設計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/Engineer采用技術指標化設計、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計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)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統(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。2023/9/254第三章虛擬制造相關軟件I-DEAS

美國SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。I-DEAS的新能力涉及針對各產(chǎn)品領域的增強。包括核心實體造型及設計、數(shù)字化驗證(CAE)，數(shù)字化制造(CAM)、二維繪圖及三維產(chǎn)品標注。I-DEAS在CAD/CAE一體化技術方面一直雄居世界榜首，軟件內含諸如結構分析、熱力分析、優(yōu)化設計、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級分析功能。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級產(chǎn)品，可以方便地仿真刀具及機床的運動，可以從簡單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動方式來加工極為復雜的工件表面，并可以對數(shù)控加工過程進行自動控制和優(yōu)化。2023/9/255第三章虛擬制造相關軟件CATIA

法國達索（Dassault）飛機公司DassaultSystems工程部開發(fā)的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是在CADAM系統(tǒng)（原由美國洛克希德公司開發(fā)，后并入美國IBM公司）基礎上擴充開發(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采用先進的混合建模技術、在整個產(chǎn)品生命周期內方便的修改能力、所有模塊具有全相關性、具有并行工程的設計環(huán)境、支持從概念設計直到產(chǎn)品實現(xiàn)的全過程。它也是世界上第一個實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化樣機開發(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)庫和應用程序接口，并擁有20多個獨立計價的模塊。2023/9/256第三章虛擬制造相關軟件SolidEdge

采用UnigraphicsSolutions的ParasolidV10造型內核作為強大的軟件核心。SolidEdge利用相鄰零件的幾何信息，使新零件的設計可在裝配造型內完成；模塑加強模塊直接支持復雜塑料零件造型設計；鈑金模塊使用戶可以快速簡捷地完成各種鈑金零件的設計；利用二維幾何圖形作為實體造型的特征草圖，實現(xiàn)三維實體造型，為從CAD繪圖升至三維實體造型的設計提供了簡單、快速的方法。2023/9/257第三章虛擬制造相關軟件SolidWorks

由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的SolidWorks是一套基于Windows平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實現(xiàn)復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產(chǎn)品設計及生產(chǎn)準備工作中，其價位適中。該軟件采用Parasolid作為幾何平臺和DCM作為約束管理模塊，自頂向下基于特征的實體建模設計方法，可動態(tài)模擬裝配過程，自動生成裝配明細表、裝配爆炸圖，動態(tài)裝配仿真、干涉檢查、裝配形態(tài)控制，同時具有中英文兩種界面可供選擇其先進的特征樹結構使操作更加簡便和直觀。2023/9/258第三章虛擬制造相關軟件AutoCADAutoCAD是美國Autodesk公司為微機開發(fā)的一個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商，也是全球規(guī)模最大的基于PC平臺的CAD和動畫及可視化軟件企業(yè)。AutoCAD是當今最流行的二維繪圖軟件，有強大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及二次開發(fā)等功能，同時有部分三維功能。AutoCAD提供AutoLISP、ARX等作為二次開發(fā)的工具。AutoCADMechanical是2D機械設計與工程用的AutoCAD，含有智能的工程圖與詳細視圖的制作能力，擁有增強的設計與分解工具，內建IGES轉換器，可以在AutodeskStreamline提供的主機服務上，共享設計資料，進行項目合作。2023/9/259第三章虛擬制造相關軟件MDT

MDT是Autodesk公司在PC平臺上開發(fā)的三維機械CAD系統(tǒng)。它以三維設計為基礎，集設計、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零件的大型裝配、提供相關聯(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。該軟件與AutoCAD完全融為一體，用戶可以方便地實現(xiàn)三維向二維的轉換。MDT為AutoCAD用戶向三維升級提供了一個較好的選擇。2023/9/2510第三章虛擬制造相關軟件MSC系列MSC.SoftwareCorporation(簡稱MSC)創(chuàng)建于1963年,總部設在美國洛杉磯，是享譽全球最大的工程校驗，有限元分析和計算機仿真預測應用軟件(CAE)供應商，也是世界最著名最權威最可靠的大型通用結構有限元分析軟件MSC.NASTRAN的開發(fā)者。MSC公司的MSC.NASTRAN軟件始終作為美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)飛行器適航證領取的唯一驗證軟件。MSC.NASTRAN是世界上功能最全面、性能超群、應用最廣泛的大型通用結構有限元分析軟件，也是全球CAE工業(yè)標準的原代碼程序。能夠有效解決各類大型復雜結構的強度、剛度、屈曲、模態(tài)、動力學、熱力學、非線性、(噪)聲學、流體-結構耦合、氣動彈性、超單元、慣性釋放及結構優(yōu)化等問題。通過MSC.NASTRAN的分析可確保各個零部件及整個系統(tǒng)在最合理的環(huán)境下正常工作，獲得最佳性能。2023/9/2511第三章虛擬制造相關軟件ANSYSANSYS軟件是融結構、流體、電磁場、聲場和耦合場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ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，是現(xiàn)代產(chǎn)品設計中的高級CAD工具之一。ANSYS軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。分析計算模塊包括結構分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；2023/9/2512第三章虛擬制造相關軟件I-DEAS有限元分析功能I-DEAS有限元建模和預覽分析結果。直接從I-DEAS零件主模型、裝配體主模型或從其它CAD系統(tǒng)模型自動生成有限元網(wǎng)格。線性求解器(ModelSolutionLinear)用于線性結構熱場和流場有限元分析的模塊，以多種固定形式給出求解參數(shù)和輸出結果，使運行簡化。非線性求解器(ModelSolutionNon-Linear)用于載荷、材料特性、接觸條件或結構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；還支持加載自動步長控制和彎曲分析等復雜問題。2023/9/2513第三章虛擬制造相關軟件UG/FEAUG/FEA是一個與UG/ScenarioforFEA前和后處理功能緊密集成的有限元解算器，優(yōu)越的單元技術和強大的數(shù)字方法是UG/FEA的基礎，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)，標準模態(tài)，穩(wěn)態(tài)熱傳遞，線性屈服和支持裝配件包括間隙分析，對薄壁零件和梁的尺寸優(yōu)化作為可選項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。2023/9/2514第三章虛擬制造相關軟件ABAQUS

ABAQUS是由Hibbitt,Karlsson&Sorensen公司(HKS)開發(fā)并且提供售后服務的先進的通用有限元程序系統(tǒng)。其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。ABAQUS包括一個十分豐富的、可模擬任意實際形狀的單元庫。并與之對應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材料。作為通用的模擬計算工具，ABAQUS能解決結構（應力/位移）的許多問題。它可以模擬各種領域的問題，例如熱傳導、質量擴散、電子部件的熱控制（熱電耦分析）、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透/應力耦合分析）及壓電介質力學分析。2023/9/2515第三章虛擬制造相關軟件LS-DYNA3D美國LawrenceLivemore國家材料實驗室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邊界三重非線性動力分析程序，1976年推出.LS-DYNA是世界上最著名的通用顯式動力分析程序，能夠模擬真實世界的各種復雜問題，特別適合求解各種二維、三維非線性結構的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動力沖擊問題，同時可以求解傳熱、流體及流固耦合問題。在工程應用領域被廣泛認可為最佳的分析軟件包。與實驗的無數(shù)次對比證實了其計算的可靠性。

LS-DYNA程序96版是功能齊全的幾何非線性（大位移、大轉動和大應變）、材料非線性（140多種材料動態(tài)模型）和接觸非線性（50多種）程序。它以Lagrang