基于逆向工程技术与有限元分析的集成设计方法研究

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随着科技水平和制造业的快速发展,逆向工程已经成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带,被广泛应用于家用电器、汽车、摩托车、飞机、模具等产品的改型与创新设计,成为消化、吸收先进技术,实现新产品快速开发的重要技术手段。  同时随着市场竞争的加剧,产品更新周期越来越短,企业对新技术的需求更加迫切,而有限元分析技术有助于降低生产成本、提高产品的质量、减少产品设计时间,是提高产品核心竞争力的重要手段。利用计算机对零件进行有限元分析也称作计算机辅助工程(CAE),伴随着计算机软硬件的快速发展,有限元分析的应用领域越来越广,并且成为解决复杂工程分析计算问题的有效手段,从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算。正是在此基础上,本文对逆向工程技术与有限元分析设计方法的集成作了研究。  本文主要介绍了逆向工程技术中的几何反求的逆向建模方法和功能反求的产品设计方法,对参数化逆向建模方法进行了研究,并通过实例,借助参数化的逆向建模软件Geomagic Design Direct来实现,在参数化建模的基础上,提出了基于几何反求的有限元分析方法,并以常用的连杆为例,通过对其进行前期的CAD模型重建,然后导入到有限元分析软件Workbench中,建立初始的有限元模型,包括定义材料属性、网格划分、施加约束和载荷等,然后加载求解,进行优化设计,验证了方案的可行性。另一方面以TRIZ理论为工具,介绍了产品的功能反求设计方法,以及功能反求的创新问题求解策略,得到问题的原理解,结合初步设计,完成新产品的结构设计,并在此基础上,提出了基于功能反求设计的有限元分析方法,并以轨道检测小车为例,构建轨道检测小车的功能模型,通过功能分析、功能裁剪和矛盾问题的求解策略最终得到轨检小车的创新性方案,并运用有限元分析其方案的可行性。  本文提出的基于逆向工程技术与有限元分析技术的集成应用研究,可以加快产品的开发效率,为产品的改进和再设计提供了新的途径,同时对逆向工程技术的集成研究有一定的借鉴意义。
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