導(dǎo)入合適的CAD文件格式將提升CAE仿真分析的效率

 最適合CAE分析的CAD文件格式是什么？

 對(duì)于眾多從事仿真分析的工程師們而言，處理類型繁多的CAD文件是非常常見的事情。與此同時(shí)，這也帶來(lái)了非常多的麻煩，因此不同類型的CAD文件會(huì)導(dǎo)致許多不兼容的情況發(fā)生，比如同一個(gè)文件，在Abaqus中可以順利打開，而到了midasNFX中卻出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

 對(duì)于這種情況，會(huì)大大拖慢我們的工程進(jìn)度，耗費(fèi)我們大量的時(shí)間與精力去處理。因此，如何高效率地解決這類問(wèn)題，一直是工程師們關(guān)注的重點(diǎn)，今天，有限元科技小編就跟大家分享一下：導(dǎo)入合適的CAD文件格式將提升CAE仿真分析的效率。

 深圳市有限元科技有限公司是一家有十年cae項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的高科技企業(yè)，公司代理國(guó)外多款著名cae軟件，并提供軟件的銷售與培訓(xùn)業(yè)務(wù)，另研發(fā)出多款行業(yè)cae通用軟件，并秉承以最高質(zhì)量的產(chǎn)品和最高質(zhì)量的服務(wù)滿足客戶的各種需求的服務(wù)理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國(guó)超過(guò)500家企業(yè)提供cae分析服務(wù)。如需購(gòu)買cae軟件或咨詢服務(wù)請(qǐng)聯(lián)系電話：13632683051，咨詢QQ：2039363860/4006046636。

 首先，對(duì)于出現(xiàn)的各種有關(guān)CAD格式的問(wèn)題，都可以通過(guò)系統(tǒng)的分析找到解決辦法。一般而言，我們需要在第一步中確定問(wèn)題出在哪一步，是在分析中的什么環(huán)節(jié)發(fā)生了錯(cuò)誤。

 例如，用Abaqus導(dǎo)入一個(gè)模型，出現(xiàn)了錯(cuò)誤無(wú)法導(dǎo)入。發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題出在哪一步，我們可以選擇用學(xué)生版本的Abaqus再去嘗試一下，發(fā)現(xiàn)可以導(dǎo)入，但模型卻丟失了很多部分。

 一般而言，到這一步的時(shí)候，已經(jīng)非常讓人頭大了。但我們可以通過(guò)兩次失敗嘗試得到一個(gè)結(jié)論：CAD文件存在問(wèn)題。

 第二步：找出問(wèn)題的原因

 既然通過(guò)幾次嘗試發(fā)現(xiàn)并不是軟件出了什么問(wèn)題，并且導(dǎo)入的模型一部分是高亮，一部分是缺失，我們就需要更多的信息以便分析模型出錯(cuò)的原因。

 有必要說(shuō)明的是，CAD文件雖然種類很多，但其都是一系列幾何圖形文件的一種數(shù)據(jù)保存形式。雖然在可視化界面中，我們可以清晰地了解幾何模型的特征，但究其本質(zhì)，其都是一系列的方程與代碼組合而成，非常復(fù)雜（一個(gè)梁的幾何文件，其代碼絕不是類似“ABEAM”）。

 對(duì)于STEP類型的文件，我們可能知道其代碼的一些特征，但也絕不會(huì)真的去一行一行檢查文本行，去找到底問(wèn)題出在哪里，那樣的話就太耗費(fèi)時(shí)間與精力了。但從所周知，模型文件都是一部分一部分組合而成的，我們可以單獨(dú)分析其一個(gè)模塊，這樣有目的的分析效率就會(huì)高很多。

 例如，在Nastran中，網(wǎng)格與節(jié)點(diǎn)的劃分如下圖所示。首先將節(jié)點(diǎn)定義，再通過(guò)節(jié)點(diǎn)定義單元，再加上屬性的ID，這樣網(wǎng)格便定義成功。

 不僅是Nastran，眾多有限元分析軟件的方法都與此類似。通過(guò)了解這種方法，有助于我們分析CAD文件無(wú)法導(dǎo)入的問(wèn)題。還是在原先的STEP文件的例子中，我們通過(guò)查看發(fā)現(xiàn)，其模型中存在NURBS曲線，NURBS曲線的建立方式不同于CAE分析軟件，不是基于節(jié)點(diǎn)建立的，所以Abaqus這類有限元分析軟件無(wú)法成功導(dǎo)入模型。

 深圳市有限元科技有限公司是Abaqus軟件的一級(jí)代理商，并代理國(guó)外其他多款cae軟件，有限元科技是以工程仿真軟件開發(fā)為核心，集cae咨詢、cae培訓(xùn)、cae軟件研發(fā)與銷售為一體的高科技企業(yè)。公司秉承以最高質(zhì)量的產(chǎn)品和最高質(zhì)量的服務(wù)滿足客戶的各種需求的服務(wù)理念，致力于為客戶提供一站式cae整體解決方案，目前已為全國(guó)超過(guò)500家企業(yè)提供cae分析服務(wù)。

 總結(jié)

 當(dāng)我們導(dǎo)入或者導(dǎo)出CAD文件時(shí)，需要注意：

 這是幾維文件：1維、2維還是3維；

 導(dǎo)出方式是什么；

 需要導(dǎo)入的方式有什么。

 就好像幾何文件是大象一樣，導(dǎo)出的時(shí)候會(huì)分解為一系列數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)入的時(shí)候則又會(huì)將數(shù)據(jù)文件讀入從而再建立起“大象”這個(gè)模型。

 而現(xiàn)在建模軟件種類繁雜，各種領(lǐng)域各種技術(shù)方案非常多，因此導(dǎo)出的時(shí)候數(shù)據(jù)文件的兼容性也很難得到一定的保障。

 因此，我們回過(guò)頭來(lái)，想一下NURBS曲線究竟是什么。NURBS曲線大多應(yīng)用于圖像處理類的軟件中，比如Maya和3Dstudiomax，是建立復(fù)雜可視模型的一個(gè)重要組成部分，其全稱為m.tyrp.netNon-uniformrationalB-spline。

 可惜的是，NURBS曲線并不兼容Abaqus，無(wú)法在Abaqus中被修改或者刪除，在midasNFX中甚至無(wú)法打開。

 IGES格式

 IGES是InitialGraphicsExchangeSpecification的縮寫，這種格式的CAD文件最早出現(xiàn)于1980年，由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局首先命名為NBSIR80-1978，并且是美國(guó)空軍ICAM計(jì)劃（1976-1984）中誕生出來(lái)的。

 ICAM全稱是IntegratedComputerAidedManufacturingm.tyrp.net，其目的是為了提高航空航天制造業(yè)的工藝水準(zhǔn)與研發(fā)能力。因此，美國(guó)空軍迫切需要一個(gè)能夠自動(dòng)生成CAD模型的一款軟件，IGES格式的CAD文件便由此誕生。

 自1988年以來(lái)，為了統(tǒng)一CAD文件格式（美軍也遭遇過(guò)CAD文件格式不兼容的痛苦經(jīng)歷），美國(guó)國(guó)防部提出武器系統(tǒng)中所有數(shù)字產(chǎn)品與生產(chǎn)制造的信息都必須支持IGES格式，且作為首要的格式提供。因此，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有市面上的CAE分析軟件大多都支持IGES格式。

 IGES文件由80個(gè)字符的ASCII碼組成，如下左圖所示為模型在可視化界面下的效果圖，下右圖則是IGES的ASCII碼，由上至下一共五個(gè)部分：Start/Global/DirectoryEntry/ParameterData/Terminate，這五個(gè)部分由五個(gè)首字母S，G，D，P，T表示。

 幾何圖形的數(shù)據(jù)保存于兩個(gè)部分，并且格式也有所不同。一部分位于DirectoryEntry中，以固定長(zhǎng)度表示，另一部分位于Parameter中，并且為了方便閱讀，以逗號(hào)作分隔。

 STEP格式

 STEP是StandardfortheExchangeofProductmodeldata的簡(jiǎn)稱，其源自ISO標(biāo)準(zhǔn)，ISO10303是針對(duì)計(jì)算機(jī)-產(chǎn)品解釋性語(yǔ)言與數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)，在3D的CAD模型文件中應(yīng)用廣泛。

 STEP格式的CAD文件最早是在1984年出現(xiàn)的，其目的是為了接替IGES的重任，并且可以將一個(gè)產(chǎn)品的所有生產(chǎn)信息集成到一個(gè)獨(dú)立的模型文件中。

 在接下來(lái)的幾年中，STEP的這一特性得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，特別是在航空航天、汽車制作、電子設(shè)備等產(chǎn)業(yè)，得到了極大的關(guān)注。

 因此，STEP格式的文件也順理成章地成為了CAE分析行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)格式。但與此同時(shí)，STEP格式的文件仍然存在一些弊端，比如他的解釋性語(yǔ)句非常生澀、難以理解，其由多種類型的語(yǔ)言組合而成，例如Pascal，ADA和C++。

 PARASOLID格式

 PARASOLID最初是由一家名為ShapeDataLimited的公司開發(fā)的幾何模型的內(nèi)核文件，最終由SiemensPLMSoftware購(gòu)買并開發(fā)成統(tǒng)一的CAD文件格式。PARASOLID的開源特性使得其可以被很多公司用來(lái)開發(fā)三維模型與有限元分析，并且其擁有許多優(yōu)良特性：布爾運(yùn)算、特征建模、表面處理、板材建模等等。其最常見的擴(kuò)展名為.x_t，以及.x_b。

 當(dāng)然，關(guān)于CAD文件的格式，還有許多內(nèi)容，但文章篇幅有限，不再一一介紹。但文章開頭最關(guān)鍵的問(wèn)題：最適合CAE分析的CAD文件格式是什么呢？答案當(dāng)然不是“XX是最適合的CAD文件格式”這么簡(jiǎn)單（遺憾）。因?yàn)?，就如上文介紹的一些CAD文件格式來(lái)看，不同格式的CAD文件之間，存在著巨大的差別，不是在可視化界面下，而是其深層次的解釋性語(yǔ)言與邏輯。

 但一般而言，這其中仍然有一個(gè)規(guī)律存在著，比如大多數(shù)的工程CAD文件并不支持如NURBS這類復(fù)雜的曲線（圖像處理軟件中使用的，比如Maya和3DstuidioMax）。為此，可以推薦IGES和STEP這兩種格式，因?yàn)檫@兩種格式的文件可以被99%的CAE分析軟件所認(rèn)可和讀取。除此之外，還有一些軟件公司的自家CAD格式（Solidworks，Catia，Inventor，Parasolid），這些格式有利于對(duì)特定產(chǎn)品的數(shù)據(jù)讀取，更快、失真更少、空間更節(jié)省、更保密，但與此同時(shí)，兼容性就會(huì)不可避免地有所降低。

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