面向高端制造装备的数字化仿真与优化方案.pdf

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1、汇报人：张云贺邮 箱：2024/5/23面向高端制造装备的数字化仿真与优化方案1办学历史2002.5 至今长春理工大学1958.9 2002.5长春光学精密机械学院19581968196819711971198619861988 19881992 19921999 中国科学院 国家机械工业委员会 中国兵器工业总公司机械电子工业部2学科优势学校形成了以光电技术为特色，光、机、电、算、材相结合为优势，工、理、文、经、管、法、艺协调发展的学科布局，构建了光机电一体化、先进制造装备数字化的大体系，光、机、电、算、材主干学科均已获得一级学科博士学位授予权。拥有1个国家重点学科、4个吉林省重中之重学科、1

2、6个吉林省特色高水平学科；9个博士后科研流动站，9个博士学位授权一级学科、37个博士学位授权学科（含自主设置二级学科），20个硕士学位授权一级学科、101个硕士学位授权学科（含自主设置二级学科）。3目 录/contents010302高端制造装备的结构与性能特点基于AIFEM&AIPOD的结构仿真优化方案项目应用验证与成果推广4高端制造装备的结构与性能特点5高端制造装备的结构特点 高端制造装备结构设计复杂，零件装配精密，应用与核心工业场景，产品性能要求高。高端制造装备的静力学、动力学特性影响着制造工艺的精度和质量，性能精度要求高。高端制造装备的试验和制造成本高，容错率小，对产品数字化研发质量和

3、效率要求高。结构性能校核6基于AIFEM&AIPOD的结构仿真优化方案7高端复杂装备结构仿真优化解决方案1.基于时变载荷及多场耦合作用下的结构仿真2.复杂制造装备的设计仿真一体化协同方法3.复杂高端制造装备结构设计智能优化算法8 1.基于时变载荷及多场耦合作用下的结构仿真 统一平台创建大型旋压机装备结构整机有限元模型，基于AIFEM实现热、力场耦合建模，同时执行热力学、静力学、动力学在同一个前处理平台，创建通用的网格、材料、工况设置，统一计算。耦合求解基于AIFEM软件进一步开发热固耦合仿真功能，实现瞬态热分析与瞬态结构分析的无缝耦合，主要涉及到温度场数据与结构数据之间实时交互的问题，并且实现

4、时域截断和互相匹配技术。1.1 多物理场多学科场景的耦合建模9 1.基于时变载荷及多场耦合作用下的结构仿真 工艺联仿提取基于工艺仿真软件得出的力反馈参数、运动振动特性和温度梯度等参数，施加于高端装备的结构仿真，建立基于时变载荷及多物理场耦合下的结构仿真模型。工艺接口加强开发CAE软件与加工成形仿真软件之间的数据传递接口，形成一体化的结构仿真与工艺仿真工具链，得到真实的仿真数据来源，提升旋压机结构仿真的精度。1.2 工艺仿真与性能仿真的联仿建模10 1.基于时变载荷及多场耦合作用下的结构仿真 自动清理修复对复杂制造装备的几何进行自动化清理和修复，加强开发自定义和记忆各种类型装备的几何清理的规则，

5、包括去除圆角、孔洞、螺纹、铭牌、键槽等细小特征。1.3 装备结构性能模型的高效装配 自动装配建模自动化创建常用的连接方式，包括质量单元、梁单元、刚性单元等连接单元，加强开发自动化、智能化的连接方式，例如焊接、粘接、铆接、螺栓等装配场景。11 1.基于时变载荷及多场耦合作用下的结构仿真 结果生成装备结构仿真结果包含多组件多变量的输出和显示，基于AIFEM后处理模块实现输出装备结构的应力、应变、位移、加速度、支反力、螺栓力、频率等常用变量。1.4 装备结构仿真后处理与安全评估12 结果评估嵌入装备结构的安全评估准则，以云图形式直观显示各个零部件的安全裕度，并且将安全裕度较低的零件自动输出到仿真报告

6、中。2.复杂制造装备的设计仿真一体化协同方法 参数提取提取构件的关键尺寸，如长度、宽度、直径等参数，通过CAD软件的材料库，设置材料的物理特性和力学性能，将这些属性与构件关联，便于传递到仿真环境。2.1 高端制造装备典型结构参数提取 变量接口开发设计变量提取数据接口，整合从CAD软件提取的结构参数数据，数据预处理包括单转换、数据格式整理等，确保数据在仿真过程中能够无缝应用。13 2.复杂制造装备的设计仿真一体化协同方法 流程自动化利用AIPOD将AIFEM与已有CAD工具相结合，搭建数据传递、格式转换、几何准备、仿