虚拟制造相关软件.ppt

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1、第三章第三章虚拟制造相关软件虚拟制造相关软件4/14/20231上海理工大学 吴恩启3DS MAX 3DStudio MAX,3DStudio MAX,简称简称3DS MAX3DS MAX，其前身为运行在，其前身为运行在DOSDOS操作系操作系统下的统下的3DS3DS，由著名的，由著名的AutoDeskAutoDesk公司麾下的公司麾下的DiscreetDiscreet多媒体分部多媒体分部推出的一种功能强大的三维设计软件包，是当前世界上销量最推出的一种功能强大的三维设计软件包，是当前世界上销量最大的一种三维建模、虚拟现实建模的应用软件。大的一种三维建模、虚拟现实建模的应用软件。在应用技能方面，

2、拥有强大功能的在应用技能方面，拥有强大功能的3DSMAX3DSMAX被广泛地应用被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，在应是于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，在应是特效方面的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图特效方面的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，和建筑动画制作中，3DSMAX3DSMAX的使用率更是占据了绝对的优势。的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的应用特点对根据不同行业的应用特点对3DSMAX3DSMAX的掌握程度也有不同的要的掌握程度也有不同的要求。在虚拟现实方面，主要要求是对场景物体进行建模，并可求

3、。在虚拟现实方面，主要要求是对场景物体进行建模，并可以通过相关的插件输出其他文件格式的模型，一般是一些简单以通过相关的插件输出其他文件格式的模型，一般是一些简单的动画功能。的动画功能。3DSMAX 3DSMAX常用于虚拟现实技术的建模，尤其是常用于虚拟现实技术的建模，尤其是WEB3DWEB3D的应的应用。与其它的同类软件相比，它具有以下的优点：用。与其它的同类软件相比，它具有以下的优点：（1 1）提供了强大的建模功能）提供了强大的建模功能 （2 2）性价比高）性价比高 （3 3）入学容易，学习简单）入学容易，学习简单 （4 4）使用者多，便于交流与应用）使用者多，便于交流与应用 4/14/20

4、232上海理工大学 吴恩启Unigraphics（UG）Unigraphics Solutions Unigraphics Solutions公司开发的产品公司开发的产品UGUG是一个功能强是一个功能强大的大的CAD/CAMCAD/CAM软件，针对于整个产品开发的全过程，从产软件，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。作为一流产品，用户一个灵活的复合建模模块。作为一流产品，UGUG提供了提供了全系列的工具，包括针对计算机辅助工业设计（全系列的工具，包括针对计算机辅助工业设计

5、（CAIDCAID）艺）艺术级工具，并与功能强大的术级工具，并与功能强大的CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE解决方案紧密集解决方案紧密集成。成。UGUG具有独特的知识驱动自动化（具有独特的知识驱动自动化（KDAKDA）的功能，使产）的功能，使产品和过程的知识能够集成在一个系统里。品和过程的知识能够集成在一个系统里。4/14/20233上海理工大学 吴恩启Pro/Engineer 美国参数技术公司（美国参数技术公司（PTCPTC）的产品。）的产品。PTCPTC公司提出的单公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，开发出来一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，开发出来的第

6、三代机械的第三代机械CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM产品产品Pro/EngineerPro/Engineer软件能将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。行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。Pro/EngineerPro/Engineer采用技术指标化设计、基于特征的实体模型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，您可以随

7、意勾画能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。草图，轻易改变模型。Pro/EngineerPro/Engineer系统用户界面简洁，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。立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。4/14/20234上海理工大学 吴恩启I-DEAS 美国美国SDRCSDRC公司开发的公司开发的CAD/CAMCAD/CAM软件。软件。I-DEASI-DEAS的新能力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、涉及针对

8、各产品领域的增强。包括核心实体造型及设计、数字化验证数字化验证(CAE)(CAE)，数字化制造，数字化制造(CAM)(CAM)、二维绘图及三维、二维绘图及三维产品标注。产品标注。I-DEASI-DEAS在在CAD/CAECAD/CAE一体化技术方面一直雄居世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、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。耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。I-I-DEASCAMANDDEASCAMAND是是CAMCAM行业的顶级产品，可以方便地仿真行业的顶级产品，可以方便地仿真刀具及

9、机床的运动，可以从简单的刀具及机床的运动，可以从简单的2 2轴、轴、2.52.5轴加工到以轴加工到以7 7轴轴5 5联动方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控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。加工过程进行自动控制和优化。4/14/20235上海理工大学 吴恩启CATIAn 法国达索（法国达索（DassaultDassault）飞机公司）飞机公司DassaultSystemsDassaultSystems工程部工程部开发的产品。该系统是在开发的产品。该系统是在CADAMCADAM系统（原由美国洛克希系统（原由美国洛克希德公司开发，后并入美国德公司开发，

10、后并入美国IBMIBM公司）基础上扩充开发的，公司）基础上扩充开发的，在在CADCAD方面购买原方面购买原CADAMCADAM系统的源程序，在加工方面则系统的源程序，在加工方面则购买了有名的购买了有名的APTAPT系统的源程序，形成了商品化的系统。系统的源程序，形成了商品化的系统。CATIACATIA采用先进的混合建模技术、在整个产品生命周期内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

11、第一个实现产品数字化样机开发（也是世界上第一个实现产品数字化样机开发（DMUDMU）的）的软件。软件。CATIACATIA系统如今已经发展为集成化的系统如今已经发展为集成化的CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM系统，它具有统一的用户界面、数据管理系统，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，并拥有以及兼容的数据库和应用程序接口，并拥有2020多个独立计多个独立计价的模块。价的模块。4/14/20236上海理工大学 吴恩启SolidEdge 采用采用Unigraphics SolutionsUnigraphics Solutions的的Parasolid V10Pa

12、rasolid V10造型内核作为造型内核作为强大的软件核心。强大的软件核心。SolidEdgeSolidEdge利用相邻零件的几何信息，使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持复杂塑料零件造型设计；钣金模块使用户可以快速简捷地完成各种钣金零件的设计；利用二维几何图形作为实体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，为从造型的特征草图，实现三维实体造型，为从CADCAD绘图升至绘图升至三维实体造型的设计提供了简单、

13、快速的方法。三维实体造型的设计提供了简单、快速的方法。4/14/20237上海理工大学 吴恩启SolidWorksn 由美国由美国SolidWorksSolidWorks公司于公司于19951995年年11 11月研制开发的月研制开发的SolidWorksSolidWorks是一套基于是一套基于WindowsWindows平台的全参数化特征造型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、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何形体为主

14、的机械产品设计及生软件可以应用于以规则几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。该软件采用产准备工作中，其价位适中。该软件采用ParasolidParasolid作为几作为几何平台和何平台和DCMDCM作为约束管理模块，自顶向下基于特征的作为约束管理模块，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、装配形明细表、装配爆炸图，动态装配仿真、干涉检查、装配形态控制，同时具有中英文两种界面可供选择其先进的特征态控制，同时具有中英文两种界面可供选择其先进的特征树结构使操作

15、更加简便和直观。树结构使操作更加简便和直观。4/14/20238上海理工大学 吴恩启AutoCAD AutoCAD AutoCAD是美国是美国AutodeskAutodesk公司为微机开发的一个交公司为微机开发的一个交互式二维工程绘图软件，互式二维工程绘图软件，AutodeskAutodesk公司是拥有全球用户公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PCPC平台平台的的CADCAD和动画及可视化软件企业。和动画及可视化软件企业。AutoCADAutoCAD是当今最流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、行的二维

16、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。时有部分三维功能。AutoCADAutoCAD提供提供AutoLISPAutoLISP、ARXARX等作等作为二次开发的工具。为二次开发的工具。AutoCAD MechanicalAutoCAD Mechanical是是2D2D机械设机械设计与工程用的计与工程用的AutoCADAutoCAD，含有智能的工程图与详细视图，含有智能的工程图与详细视图的制作能力，拥有增的制作能力，拥有增強強的设计与分解工具，的设计与分解工具，內內建建 IGES

17、IGES转转换器，可以在换器，可以在 Autodesk Streamline Autodesk Streamline提供的主机服务上，提供的主机服务上，共享设计资料，进行项目合作。共享设计资料，进行项目合作。4/14/20239上海理工大学 吴恩启 MDT n MDT MDT是是AutodeskAutodesk公司在公司在PCPC平台上开发的三维机械平台上开发的三维机械CADCAD系统。它以三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文系统。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。档管理等多种功能为一体。MDTMDT基于特征的参数化实体造基于特征的参数化实体造型、基于型、

18、基于NURBSNURBS的曲面造型、可以比较方便地完成几百甚的曲面造型、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、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。该软件与提供完整的模型和绘图的双向联结。该软件与AutoCADAutoCAD完完全融为一体，用户可以方便地实现三维向二维的转换。全融为一体，用户可以方便地实现三维向二维的转换。MDTMDT为为AutoCADAutoCAD用户向三维升级提供了一个较好的选择。用户向三维升级提供了一个较好的选择。4/14/202310上海理工大学 吴恩启MSC系列MSC.Software

19、 Corporation(MSC.Software Corporation(简称简称MSC)MSC)创建于创建于19631963年年,总部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和计算机仿真预测应用软件(CAE)(CAE)供应商，也是世界最著名供应商，也是世界最著名最权威最可靠的大型通用结构有限元分析软件最权威最可靠的大型通用结构有限元分析软件MSC.NASTRANMSC.NASTRAN的开发者。的开发者。MSCMSC公司的公司的 MSC.NASTRAN MSC.NASTRAN 软件软件始终作为美国联邦

20、航空管理局始终作为美国联邦航空管理局(FAA)(FAA)飞行器适航证领取的唯飞行器适航证领取的唯一验证软件。一验证软件。MSC.NASTRANMSC.NASTRAN是世界上功能最全面、性能超群、应用最广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，也是全球泛的大型通用结构有限元分析软件，也是全球CAECAE工业标准工业标准的原代码程序。的原代码程序。能够有效解决各类大型复杂结构的强度、刚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、度、屈曲、模态、动力学、热力学、非线性、(噪噪)声学、流声学、流体体-结构耦合、气动弹性、超单元、惯性释放及

21、结构优化等问结构耦合、气动弹性、超单元、惯性释放及结构优化等问题题。通过。通过MSC.NASTRANMSC.NASTRAN的分析可确保各个零部件及整个系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。统在最合理的环境下正常工作，获得最佳性能。4/14/202311上海理工大学 吴恩启ANSYSANSYS ANSYS ANSYS软件是融软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世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界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYSA

22、NSYS开发，它能与多数开发，它能与多数CADCAD软件接口，实现数据的共享软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级和交换，是现代产品设计中的高级CADCAD工具之一。工具之一。ANSYSANSYS软件主要包括三个部分：前处理模块，分析软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。计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、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电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合

23、分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有耦合分析，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；灵敏度分析及优化分析能力；4/14/202312上海理工大学 吴恩启I-DEASI-DEAS有限元分析功能有限元分析功能 I-DEAS I-DEAS有限元建模和预览分析结果。直接从有限元建模和预览分析结果。直接从I-DEASI-DEAS零件零件主模型、装配体主模型或从其它主模型、装配体主模型或从其它CADCAD系统模型自动生成有限系统模型自动生成有限元网格。元网格。线性求解器线性求解器(Model Solution Linear)(Model Solution Linear)用于线性结

24、构热场和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。出结果，使运行简化。非线性求解器非线性求解器(Model Solution Non-Linear)(Model Solution Non-Linear)用于载荷、材用于载荷、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元分析非线性求解器支持几何非线性、材料非线性、面有限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面接触及它们

25、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。分析等复杂问题。4/14/202313上海理工大学 吴恩启UG/FEAUG/FEA UG/FEA UG/FEA是一个与是一个与UG/Scenario for FEAUG/Scenario for FEA前和后处理功能紧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是UG/FEAUG/FEA的基础，稀少的矩阵数字法，大大地增加了解算的基础，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。速度和减少需要的磁盘空间量，使数字处理快速的

26、有效。UG/FEAUG/FEA支持概念分析的广泛的各种分析类型，这些包括线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 作为可选项功能是作为可选项功能是有效支持的材料类型包括各向同性，各向异性和正交有效支持的材料类型包括各向同性，各向异性和正交（OrthotrapicOrthotrapic）异性。）异性。4/14/202314上海理工大学 吴恩启ABAQUSABAQUSABAQUSABAQUS是由是由Hibbitt,Ka

27、rlsson&Sorensen Hibbitt,Karlsson&Sorensen 公司公司(HKS)(HKS)开发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。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、数

28、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。作为通用的模拟计算工具，于土和岩石等地质材料。作为通用的模拟计算工具，ABAQUSABAQUS能解决结构（应力能解决结构（应力/位移）的许多问题。它可以模拟位移）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、电子部件的热控各种领域的问题，例如热传导、质量扩散、电子部件的热控制（热电耦分析）、声学分析、岩土力学分析（流体渗透制（热电耦分析）、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应应力耦合分析）及压电介质力学分

29、析。力耦合分析）及压电介质力学分析。4/14/202315上海理工大学 吴恩启LS-DYNA3DLS-DYNA3D美国美国Lawrence LivemoreLawrence Livemore国家材料实验室教授主持开发的几何大国家材料实验室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，序，19761976年推出年推出.LS-DYNA LS-DYNA 是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟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、三维非线真实世界的各种复杂

30、问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等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。计算的可靠性。LS-DYNALS-DYNA程序程序9696版是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动版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（和大应变）、材料非线性（140140多种材料动态模型）和接触非线

31、多种材料动态模型）和接触非线性（性（5050多种）程序。它以多种）程序。它以LagrangeLagrange算法为主，兼有算法为主，兼有ALEALE和和EulerEuler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，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、流体兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性动力分析为主，兼结构耦合功能；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限元程序 4/14/202316上海理工大学 吴恩启VRMLn第五章进行具体学习4/14/202317上海理工大学 吴恩启进入下一章 第四章 产品数据交换4/14/202318上海理工大学 吴恩启