EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.基于MicroStation的CAE數(shù)據(jù)接口與一體化XX（1.XX；2.XX）摘要：MicroStation是一個(gè)可互操作、基于參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的大型三維CAD軟件，能夠快速建立三維實(shí)體模型。基于CADCAE一體化的要求，以MicroStation與ANSYS集成為例，提出了一種實(shí)現(xiàn)MicroStation與ANSYS之間數(shù)據(jù)接口的方法以及在MicroStation端對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行后處理和集成展示的解決方案。關(guān)鍵詞：CADCAE一體化數(shù)據(jù)接口集成展示MicroStationAnefficientSolutionforCAEdatainterfaceandintegrationBasedonMicroStaionLIUZhen-xi1，WANGGuo-guang1，2，JiangHai-feng1，21.POWERCHINAHUADONGENGINEERINGCORPORATION，Hangzhou，3100142.ZhejiangEngineeringDigitalResearchCenter，Hangzhou310014Abstract:MicroStationisaninteroperable,largescale3DCADsoftwarebasedonparameterizeddesigntechnology,abletoquicklybuildthree-dimensionalentitymodel.BasedontherequirementsofCADCAEintegration,proposesamethodofimplementationofdatainterfacebetweenMicroStationandANSYSworkbenchandtheprocessofintegrateddisplaymentofanalysisresultsonMicroStationterminal.KeyWords:CADCAEIntegration;DataInterface;IntegratedDisplay;MicroStation中圖分類號(hào)：XX文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0引言目前工程三維設(shè)計(jì)在水電水利行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。各種各樣的CAD軟件層出不窮，參數(shù)化設(shè)計(jì)已成為CAD軟件發(fā)展的一大方向。與此同時(shí)，CAE技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是有限單元法在包括工程巖土計(jì)算、三維結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、靜力平衡、溫度場(chǎng)分析等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，是工程數(shù)值分析方法研究的重大突破性進(jìn)展。常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算和有限元分析軟件有ANSYS、Midas、Flac3D、Abqus等。隨著CAD技術(shù)的日趨成熟，設(shè)計(jì)人員迫切需要一種對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行精確評(píng)價(jià)和分析的工具，借助CAE軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)工程評(píng)價(jià)和分析是行之有效的方法。但CAD、CAE是相互獨(dú)立發(fā)展起來(lái)的，模型兼容性和數(shù)據(jù)互通都存在一定的限制。目前CAD/CAE集成的主流方法是首先利用參數(shù)化等建模技術(shù)在CAD中快速建立三維實(shí)體模型，然后通過(guò)數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到CAE系統(tǒng)中進(jìn)行有限元分析，分析結(jié)果即時(shí)反饋給工程設(shè)計(jì)人員，指導(dǎo)、修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。然而在實(shí)際操作中由CAD模型導(dǎo)入CAE系統(tǒng)中往往會(huì)出現(xiàn)信息丟失的情況，直接用標(biāo)準(zhǔn)中間格式轉(zhuǎn)換模型會(huì)存在各種各樣的問(wèn)題。因此，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況開(kāi)發(fā)CAD系統(tǒng)與CAE系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)接口是實(shí)現(xiàn)CAD/CAE集成分析技術(shù)的關(guān)鍵所在。聚MicroS疊tation循是一個(gè)可互操臣作、基于參數(shù)耐化設(shè)計(jì)技術(shù)的犁大型三維嚷CAD將軟件，極大地剖方便了模型的蓬設(shè)計(jì)和修改，百顯著提高了設(shè)省計(jì)的效率和質(zhì)喘量。息在稱CAD霸端對(duì)蜓CAE鼓分析結(jié)果的后豈處理和展示是灘CADCAE義一體化集成展悼示的重點(diǎn)。勢(shì)1Mic筑roStat葛ion請(qǐng)與車ANSYS肝數(shù)據(jù)接口箭ANSYS嫂軟件是融結(jié)構(gòu)彎、流體、電場(chǎng)種、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)謹(jǐn)分析于一體的遠(yuǎn)大型通用有限姑元分析軟件。終它廣泛應(yīng)用于昏土木、機(jī)械、褲?rùn)C(jī)電、航空等治領(lǐng)域。在結(jié)構(gòu)予分析中娘,驅(qū)它能進(jìn)行靜力開(kāi)、模態(tài)、動(dòng)力甜、幾何與材料能非線性分析達(dá),晝可模擬各種連軋接關(guān)系及邊界銀條件柏,廟并且能對(duì)結(jié)構(gòu)悼設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行顫優(yōu)化設(shè)計(jì)。劃在應(yīng)用沫ANSYS餃進(jìn)行有限元分傘析中送,糾有限元建模耗畜費(fèi)了工程技術(shù)及人員大量的時(shí)迫間與精力。雖毒然恰ANSYS擋帶有自建模功灌能拍,趟但是這個(gè)建模報(bào)功能非常有限黑,飾只能處理一些犁相對(duì)簡(jiǎn)單的模丸型。因此該,Micr倆oStati退on求與侵ANSYS詳二者的結(jié)合使啊用叔,桿充分利用站MicroS姐tation皇快速準(zhǔn)確建模疏的特長(zhǎng)蟲(chóng),禽就可以很好地挺解決于ANSYS擁建模能力的不往足。研究仔ANSYS棉與肅CAD廣造型軟件的快法速方便的接口歇,倡能有效提高建難模速度繁,北提高模型質(zhì)量鑰,睬簡(jiǎn)化分析工作漁,憤對(duì)工程技術(shù)人玉員來(lái)說(shuō)意義十窮分重大。早ANSYS停最值得推崇的苗是其可編程特糧性鈔,啄它配有命令組投與皂APDL鞭語(yǔ)言躺,炎可便于用戶進(jìn)吊行二次開(kāi)發(fā)鬼,修從而擁有了與聯(lián)任何高級(jí)計(jì)算瘋機(jī)語(yǔ)言的一個(gè)蹈接口，使其與往MicroS裁tation虧之間的數(shù)據(jù)互亭通成為可能。蒜MicroS離tation糾和利ANSYS念數(shù)據(jù)接口所涉臉及每的功能主要包桿括幾何模型、抹材料定義、網(wǎng)柜格數(shù)據(jù)及計(jì)算抓結(jié)果在兩者之同間的轉(zhuǎn)換。模型數(shù)據(jù)接口露一個(gè)結(jié)構(gòu)分析疼模型由幾何?？p型數(shù)據(jù)著(酒幾何拓?fù)渑c幾舉何參數(shù)著)睬、材料截面數(shù)勺據(jù)、荷載數(shù)據(jù)蒸與約束數(shù)據(jù)獲(濫邊界條件攔)渠構(gòu)成。幾何數(shù)漂據(jù)與材料截面均數(shù)據(jù)描述結(jié)構(gòu)懂的構(gòu)成及定位捆定形東;征荷載數(shù)據(jù)與約噴束數(shù)據(jù)描述環(huán)刪境對(duì)結(jié)構(gòu)的作暢用。幸I侄、幾何模型交答互豪ANSYS懸提供了與大多胸?cái)?shù)著CAD糧軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)棄共享和交換的輔圖形接口雷,ANSY糕S舉自帶的圖形接采口能識(shí)別升IGES防、敲ParaSo錢lid懼、與CATIA澡、刪Pro/E偶、醫(yī)UG懶等標(biāo)準(zhǔn)的文件域，通常使用的昆有情IGES游和運(yùn)ParaSo爐lid波文件?？疢icroS歸tation炎同樣提供了很珠多通用標(biāo)準(zhǔn)的床圖形接口，使銳用這些接口很撞簡(jiǎn)單，只需要摧在建好模型之三后，使用導(dǎo)出膨命令直接導(dǎo)出猜即可。對(duì)于件IGES銀和愿ParaSo惑lid詠文件，滿MicroS鄉(xiāng)tation牛能夠直接導(dǎo)出糊。臥傷從瓣MicroS耀tation標(biāo)導(dǎo)入幾何模型趙到趴ANSYS滴中有兩個(gè)途徑穴：從本地選擇與導(dǎo)入和從帆Projec燈tWise闊選擇導(dǎo)入。本統(tǒng)接口使用的圖榴形格式為綱ParaSo盜lid柴（布x_t胸）。瞇圖客SEQ只圖惱\*AR井ABIC送1目跟幾何模型交互敬景在導(dǎo)入模型之零后，為了進(jìn)一像步適應(yīng)仿真計(jì)臣算的要求，避庫(kù)免求解分析過(guò)畢程耗時(shí)長(zhǎng)、分園析結(jié)果偏差大滔等問(wèn)題，需要蓬在使ANSYS劫的孫Design撿Modele退r屋模塊中進(jìn)行幾憶何模型的簡(jiǎn)化敗、修改等處理背。處理完成的渠模型應(yīng)該符合源以下要求：（蠻1何）去掉分析影備響比較小的幾仇何特征，比如經(jīng)小孔、碎面等質(zhì)小特征；（腰2門）對(duì)復(fù)雜的拓半撲形狀進(jìn)行幾僅何切塊，目的灣是在網(wǎng)格劃分梳時(shí)形成高質(zhì)量呀的六面體網(wǎng)格繡；（瓶3鈴）檢查各部件風(fēng)的命名，不同贊材料需要用不脖同的名稱進(jìn)行個(gè)區(qū)分，且部件蜜名稱不能含有膜空格。層II慘、材料定義閃句材料定義模板巴包含材料庫(kù)定爆義和部件材料敵定義兩部分。何材料庫(kù)提供了返水利工程仿真仇中常用的材料立定義的模板，掙支持線彈性材則料、雙線性材化料、混凝土材寧料和巖土材料閱四種本構(gòu)類型準(zhǔn)材料的定義，巧每種材料都具握有相應(yīng)的材料詞參數(shù)可供設(shè)置坡。因倉(cāng)定義并加載材研料模板之后，養(yǎng)需要對(duì)模型的竹各部件指定相阻應(yīng)的材料類型冬，即從材料庫(kù)悼中選擇各自對(duì)揭應(yīng)的材料。完紅成之后，系統(tǒng)米自動(dòng)轉(zhuǎn)換磚APDL豎文件，供下一勿流程調(diào)用。白圖豪SEQ摔圖哪\*AR棄ABIC扒2此拾材料庫(kù)定義憐1.2抗分析結(jié)果數(shù)據(jù)米接口祖在完成幾何模傻型導(dǎo)入、處理診及材料定義等起流程之后，即加開(kāi)始進(jìn)行約束礙邊界定義、載尊荷定義，并對(duì)雀模型進(jìn)行網(wǎng)格預(yù)劃分操作。網(wǎng)輔格劃分完成之剩后，執(zhí)行求解解分析計(jì)算并查瘋看相關(guān)計(jì)算結(jié)鄉(xiāng)果。以上所有照流程均在歡ANSYS跌中完成。母圖禽SEQ韻圖火\*AR擦ABIC脆3催CAE喂分析流程挖分析結(jié)果數(shù)據(jù)使主要包括：（繩1移）文本格式的位計(jì)算網(wǎng)格數(shù)據(jù)惑，用于支持歸MicroS跨tation頑的三維有限元泄網(wǎng)格展示；（搜2呈）文本格式的弟網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)分析囑結(jié)果數(shù)據(jù)，用肌于在關(guān)MiroSt撿ation移的專題彩色云語(yǔ)圖等展示。徐網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件扁（漸.cdb敘）包括有限元亭網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)數(shù)求據(jù)、單元拓?fù)湟鄶?shù)據(jù)；分析結(jié)默果文件（慎.xml勾）包括網(wǎng)格節(jié)紗點(diǎn)的分析結(jié)果混，主要有線x/y/z逐三向的正應(yīng)力譯、正應(yīng)變及位宏移、腫xy/xz/木yz池三向剪應(yīng)力剪圈應(yīng)變、瞎1/2/3系三個(gè)主應(yīng)力和透總位移。慕圖徐SEQ尸圖輕\*AR么ABIC館4血賣分析結(jié)果文件煙文件生成完畢辮后，自動(dòng)調(diào)用祥打包程序進(jìn)行棕打包并上傳至伏Projec服tWise土。至此完成唇MicroS褲tation進(jìn)與揮ANSYS排的接口數(shù)據(jù)互護(hù)通過(guò)程。稅2Mic壯roStat臘ion兵的窄CAE事集成展示待通過(guò)士MicroS贈(zèng)tation怠與業(yè)CAE停軟件的數(shù)據(jù)接昂口開(kāi)發(fā)，能夠隙從爭(zhēng)CAE貧軟件中提取分允網(wǎng)、計(jì)算分析屢結(jié)果等數(shù)據(jù)，楚并為在幻MicroS進(jìn)tation理中集成顯示娛CAE言分析數(shù)據(jù)提供需技術(shù)支撐。以亡MicroS棟tation誘集成顯示租ANSYS浩分析數(shù)據(jù)為例古，解決方案從匙數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)碌據(jù)存儲(chǔ)、有限曠元表達(dá)、分析雖結(jié)果云圖顯示叼等方面展開(kāi)。安2.1顯有限元擴(kuò)展腔在戴MicroS斤tation造中，有限元對(duì)繼象并沒(méi)有特定急的元素類型。航Mesh同元素類型只能像夠表達(dá)有限元戀網(wǎng)格面片或二撇維單元構(gòu)成的限有限元對(duì)象，孕但無(wú)法表達(dá)有磨限元網(wǎng)格的三府維立體單元眠(在四面體、六面薪體等玩)兔。碑MicroS蟲(chóng)tation遮的柄106磨元素是自定義宅元素類型，通夾過(guò)它可以擴(kuò)展?jié)O定義任何復(fù)雜箏元素類型?；蛴谠擃愋蛣?chuàng)建貫的有限元特定惱類型能夠解決纖有限元網(wǎng)格表宋達(dá)的問(wèn)題。睡圖晚SEQ矛圖困\*AR桿ABIC呆5夸左有限元對(duì)象類胸型仍MicroS條tation爹/ANSYS愧接口最終輸出昌文件包括網(wǎng)格充模型文件貨(寶.cdb)號(hào)和分析結(jié)果文持件隆(膏.xml)察，跑cdb姥文件是有限元潛網(wǎng)格模型文件況，文件中有網(wǎng)未格的節(jié)點(diǎn)、單稈元拓倘撲、單元類型腹等數(shù)據(jù)信息，摩xml忍文件是結(jié)果文氣件，主要包括呼分析結(jié)果類型甲和分析結(jié)果數(shù)嚷?lián)＋@MicroS此tation拴不能直接導(dǎo)入食它們，必須將補(bǔ)它們轉(zhuǎn)換成標(biāo)故準(zhǔn)的秤sqlite嫌數(shù)據(jù)（邪.edb獸）。在娛Sqlite肝edb演文件中建立七究張表，分別是能節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表偷(講NODES)鄉(xiāng)、單元拓?fù)浔砝?狂ELEMEN療TS)齒、單元類型表粱(脖ELETYP劉E)揀、網(wǎng)格面片表麗(拆FACETS蔬)怖、表面面片表物(狠EXTERI途OR)動(dòng)、結(jié)果類型表調(diào)(代RSTTYP喘E)胸和分析結(jié)果表董(色RESULT擾S)業(yè)。通過(guò)這些數(shù)群據(jù)表，輸MicroS下tation縣能夠結(jié)合掘106搖元素?zé)o縫地表拒達(dá)有限元對(duì)象暮并存儲(chǔ)各類數(shù)您據(jù)。沾許圖冶SEQ煮圖騎\*AR間ABIC陵6元sqli棵te崇數(shù)據(jù)表約MicroS脖tation呢的有限元對(duì)象扔可以以網(wǎng)格節(jié)津點(diǎn)和網(wǎng)格單元聞兩種不同的方劇式顯示。節(jié)點(diǎn)必繪圖以點(diǎn)集的核繪制表達(dá)網(wǎng)格揉節(jié)點(diǎn)；單元繪底圖通過(guò)提取表約面面片繪制的載方式表達(dá)網(wǎng)格娛單元，對(duì)內(nèi)部棕的單元和面片謀不繪制，大大籌提升了有限元激圖形顯示效率籌。歐圖滋SEQ次圖蠅\*AR瓦ABIC治7閥欲有限元對(duì)象顯牌示弄2.2瓣分析結(jié)果云圖飽展示積MicroS堂tation腦有限元分析結(jié)抬果展示主要是姻以漸變圖、條惹狀圖、等值線公圖等手段展示悼模型的哀CAE椒分析結(jié)果。態(tài)MicroS繞tation叮的專題顯示功損能纖(俊Themat印icDis互play)蝕能對(duì)模型的高繩程、坡度坡向星、日照陰影等蠟屬性生成彩色套云圖，這些屬賭性都與模型的盞幾何特征有關(guān)券。然而筑CAE扭分析的結(jié)果往慨往以特征值的圓方式存儲(chǔ)在網(wǎng)焰格節(jié)點(diǎn)或面片肆上，與模型的載幾何特征無(wú)關(guān)岸。輕MicroS殘tation蠶的中CAE蠟分析結(jié)果展示峰技術(shù)是以基本骨專題顯示為基傭礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)發(fā)長(zhǎng)拓展專題顯示精的領(lǐng)域，使其基支持基于有限塌元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)特政征值的云圖展剛示。刊分析結(jié)果展示慢內(nèi)容主要有腥x/y/z儀三向的正應(yīng)力彩、正應(yīng)變及位廈移、幼xy/xz/碼yz毀三向剪應(yīng)力剪沙應(yīng)變、長(zhǎng)1/2/3喪三個(gè)主應(yīng)力和脅總位移，顯示概樣式包括光滑木顯示、精確條保帶顯示、等值睜線顯示、快速麥云圖顯示、等控值線忘+風(fēng)快速云圖等。赤下圖展示了岔危管模型的右CAE雁分析結(jié)果在蒙MicroS逝tation邁中的多種方式辮展示。樣圖店SEQ抬圖云\*AR凱ABIC皂8牽Micr謙oStati逃on勺的冷CAE廉分析結(jié)果云圖你展示驕除此之外，基浮于階MicroS收tation沾剖切工具擴(kuò)展周的有限元?jiǎng)討B(tài)殖剖切面工具能朱夠?qū)頒AE羊分析結(jié)果動(dòng)態(tài)副剖切查看，通頁(yè)過(guò)具體剖切算雁法還原剖面上夫的模型內(nèi)部分羞析結(jié)果。隨著樹(shù)剖切位置的動(dòng)條態(tài)變化，相應(yīng)化的網(wǎng)格內(nèi)部信求息也會(huì)實(shí)時(shí)計(jì)傲算并顯示。切離面可以沿著本XY染平面、稍YZ姻平面、殖XZ離平面三個(gè)方向憲。魔圖蟻SEQ喉圖層\*AR腿ABIC圈9青藝動(dòng)態(tài)剖切面查曉看內(nèi)部數(shù)據(jù)嚇MicroS披tation蘆集成展示胃CAE拴分析