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《武汉大学》 2004年 博士论文
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特征造型技术在有限元分析建模中的应用研究

张玉峰  
【摘要】:有限元分析中的建模问题一直是有限元法应用的一大瓶颈,长期以来一直是研究的热点,虽然有大量的成果出现,但大多数的研究都集中在有限元网格的划分方法上,而对于有限元法的造型技术的研究较少。随着参数化特征造型技术的产生、发展和应用,CAD/CAM技术发生了质的飞跃,极大地提升了制造业设计制造的自动化水平。然而,面向分析域的特征技术研究非常少,面向有限元的特征造型技术的研究更凤毛麟角,而且特征建模一般也只是面向机械加工制造领域的。在有限元建模中应用特征技术是十分必要的,是有限元分析建模技术发展的需要,也是CAD/CAE集成的要求。本文以特征造型技术在有限元分析建模中的应用为研究主题。主要进行了以下内容的研究工作: (1) 系统地回顾和总结了有限元建模技术的发展;以三维线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型、非流形几何造型的次序对造型技术的发展进行了论述和总结;分析了特征造型技术在有限元分析建模中的应用现状;分析了特征造型系统与有限元分析系统集成的现状及发展趋势。在此基础上,确立了本文的研究重点和主要内容。本文研究的目标是在特征造型技术基础上探讨基于特征的有限元建模的一系列关键问题,为实现基于特征的有限元建模和CAD/FEA的无缝集成打下坚实的基础。 (2) 总结和诠释了面向设计的特征建模技术,具体阐述了面向设计的特征建模中特征的定义、特征的分类、特征间的联系、特征造型的一般方法、特征的表示、特征造型的实现原理等内容。 (3) 提出了基于特征造型的有限元建模的基本框架,即提出了在CAD设计模型的基础上添加分析属性特征形成属性模型,对属性模型进行基于特征的细节编辑、减维抽象、对称性简化等操作形成抽象模型,对抽象模型进行基于特征的有限元网格自动生成。认为为了实现基于特征的设计模型向有限元分析模型的转化,必须开发基于特征的属性模型编辑器、基于特征的细节编辑器、基于特征的减维抽象编辑器、基于特征的对称性简化编辑器、基于特征的有限元网格生成器,从而实现对任何特征的修改都会引起模型的全自动自适应修改。以上框架为


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