SolidWorks二次開發在CAE仿真分析中的應用

李妍姝

摘要：隨著CAD/CAE技術的普及與結合，CAD/CAE -體化系統的開發越來越受到企業的歡迎。本文通過對SolidWorks二次開發的研究，提出了利用SolidWorks二次開發進行CAE自動仿真分析。系統借助VB語言首先通過CAD模塊進行參數化建模，然后利用CAE模塊進行仿真分析，將結果對比記錄，最后通過優化模塊對不符合要求的零部件進行重新設計分析，直到滿足設計要求為止。

【關鍵詞】SolidWorks 二次開發 CAE VB

如今CAD軟件越來越智能化，還包括了一些CAE分析模塊，因此我們可以借助CAD軟件的二次開發來方便后續的CAE仿真分析。本文利用Solidworks-API的二次開發、借助VB語言設計了CAD/CAE -體化系統，降低了大型機電設備的CAE仿真分析的門檻。

1 系統總體框架設計

系統首先在SolidWorks軟件中進行參數化建模及自動裝配，利用無縫接入連接Solidworks Simulation仿真分析插件，然后將分析結果輸出，若滿足應力應變要求則自動生成工程圖，若不滿足應力應變要求則通過優化程序重新設計、分析，直到滿足設計要求為止。系統總體框架流程圖如圖1所示。

2 CAD模塊設計

在大型設備中存在一些通用零件，但非標準件，因此SolidWorks軟件中的Toolbox工具箱不能直接生成，仍需設計者自行設計并造型。針對這個問題，在CAD模塊中添加多種通用零件，例如：軸、輪轂軸承、凸輪、連桿機構等。用戶只需在界而中輸入CAD模型尺寸，SolidWorks軟件則可以自動生成所需零部件或裝配體。若生成零件滿足要求，則可通過Auto Dimension這個方法自動生成工程圖，但是自動生成的尺寸所在的位置比較混亂，還需手工調整，因此工程圖僅僅可以達到半自動化。

本文采用程序驅動法，通過錄制宏確定三維C，AD造型時的語句，再將語句中的尺寸值定義為變量由用戶輸入。圖2為以軸類零件為例的參數化建模界而。

3 CAE模塊設計

本模塊采用SolidWorks Simulation提供的二次開發接口，用VB語言建立CAE參數化分析模塊。對于內部插件Simulation進行編程開發、后臺封裝，可對CAD模塊中的三維模型進行有限元分析，并把結果導出。利用專門的參數化輸入界而，使得CAE分析更加簡便。本模塊可完成CAE靜力學分析，并方便快速的進行分析和優化。

3.1 Simulation_次開發

Simulation分析流程如圖3所示。CAE分析前期需要添加材料、添加接觸、添加約束以及載荷，然后劃分網格并進行計算，最后到后處理階段。特別要注意的是網格劃分部分，網格采用自動過渡，對于細小特征均采用自動加密，只在特殊處加密網格，如此可以避免形成大量網格而影響計算速度。劃分原則為：加密網格前后計算所得最大應力相差小于5%則完成劃分。

3.2 二次開發后處理

通過二次開發語句，可將強度分析、剛度分析所生成的應力圖轉化為數據記錄點，方便后續存入Excel等數據表格。通過語句Set cwResult= study.Results可獲取分析結果，通過cw Result.Get Min Max Stress命令和cw ResultGet Min Max Strain可得到最大和最小的應力和應變。

4 優化模塊

本模塊則是針對CAE仿真分析結果，若分析結果不滿足設計要求則需要對關鍵零部件進行優化設計。基本原理是設計不同的優化變量，對每一個變量所構成的模型均進行計算比較，結果是可靠的。這種模式的優點為：采用參數化CAD設計，通過二次開發自動建模、自動計算，不需反復輸入復雜的命令；而這種模式的缺點為：計算量較大，對處理器的要求較高。

5 小結

本文將SolidWorks二次開發應用于CAE仿真分析中，設計了仿真系統的總體框架流程，借助VB語言編程可實現CAD模塊參數化建模，并通過SolidWorks Simulation提供的二次開發接口，實現CAE模塊的自動分析。最后根據CAE分析結果初步確定了優化模塊的工作模式。由于多方而的原因系統分析還需繼續深入，如CAD的通用零件種類繁多，CAE模塊也需繼續完善才可完全應用于大型機電設備CAE仿真分析平臺中。

參考文獻

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