【正文】 業(yè)、等各方面。在國(guó)內(nèi)，幾乎所有的航空工廠、半數(shù)以上的汽車廠商都在使用CATIA，哈爾濱飛機(jī)制造公司用CATIA來(lái)設(shè)計(jì)EC120直升機(jī)、從造型到數(shù)控程編，實(shí)現(xiàn)超精加工。目前的CATIA覆蓋了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)周期，并且一直保持著其技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)行在UNIX系統(tǒng)下，而隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展，CATIA推出了運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上的版本CATIA V5。CATIA V5包含的模塊有(以P3版本為例)：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊、機(jī)械設(shè)計(jì)模塊、曲面造型模塊、分析模塊，AEC工廠模塊，NC加工模塊，數(shù)字模型模塊，設(shè)備和系統(tǒng)模塊，數(shù)字程序和加工模塊，人機(jī)工程設(shè)計(jì)和分析模塊等，各個(gè)模塊都具有強(qiáng)大的功能。而且功能十分實(shí)用。圖紙生成輔助器可大大簡(jiǎn)化繪制多視圖的工作，并且可以自動(dòng)生成尺寸標(biāo)注。圖紙與3D主模型的幾何關(guān)聯(lián)性可使用戶并行地進(jìn)行設(shè)計(jì)和工程繪圖工作。（2）交互式工程繪圖ID1高效、直觀的交互式繪圖系統(tǒng)，進(jìn)行產(chǎn)品的2D設(shè)計(jì)。ID1產(chǎn)品集成化的2D交互功能與高效的補(bǔ)充作圖和注釋功能從兩方面進(jìn)一步豐富了CATIA創(chuàng)成式工程繪圖功能，它為用戶提供了更加容易和流暢的從2D設(shè)計(jì)過(guò)渡到3D設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。線框特征元素和基本的曲面特征元素的使用大大豐富了現(xiàn)有的3D機(jī)械零件設(shè)計(jì)方法。（4）創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)GSD CATIA外形設(shè)計(jì)模塊基于線框與多個(gè)曲面特征組合，可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的外形。它提供了一套廣泛的工具集，以建立并修改用于復(fù)雜外形和混合造型設(shè)計(jì)中的曲面。（5）空間分析SPA CATIA可以進(jìn)行電子樣機(jī)的干涉檢查、斷面分析和3D幾何尺寸比較等驗(yàn)證。剖面觀察器可以幫助用戶對(duì)曲線進(jìn)行分析和標(biāo)注。通過(guò)與CATIA的目標(biāo)管理器COM的集成，能夠進(jìn)行質(zhì)量、慣性測(cè)量和計(jì)算。用戶通過(guò)定義特征、公式、規(guī)則和檢查(例如制造周期中的特征包括成本、表面拋光或進(jìn)給率)，可以在早期的設(shè)計(jì)階段就考慮到各種因素的影響。（8）CATIAIGES接口(IGl) CATIA支持中性數(shù)據(jù)格式IGES ，具有IGES元素名字和CATIA幾何元素標(biāo)識(shí)之間的名字匹配管理功能。該產(chǎn)品能夠處理3D線框元素、曲面和剪裁曲面元素、等距偏置曲線、表皮和表皮邊界、二次曲線和顏色等等。草圖設(shè)計(jì)平臺(tái)是CATIA設(shè)計(jì)的主要工作平臺(tái)之一，在零件設(shè)計(jì)平臺(tái)或曲面設(shè)計(jì)平臺(tái)上，選擇一個(gè)平面（可以是坐標(biāo)平面、參考平面或者零件的表面等），單擊Sketcher（草圖）工具欄上的按鈕，進(jìn)入草圖設(shè)計(jì)平臺(tái)?！炯s束】工具欄，提供了多種約束工具，對(duì)繪制的幾何元素精確定位并設(shè)定尺寸?！静輬D工具】工具欄，提供了幾種繪制草圖經(jīng)常使用到的工具，包括網(wǎng)格顯示切換工具，捕捉網(wǎng)格切換工具，構(gòu)造元素和標(biāo)準(zhǔn)切換工具以及自動(dòng)約束切換工具?！静僮鳌抗ぞ邫?，提供對(duì)繪制的幾何元素進(jìn)行編輯的多種工具，通過(guò)使用該工具欄提供的工具，可以很方便地對(duì)繪制的幾何元素進(jìn)行編輯，達(dá)到理想的效果。應(yīng)用上面的工具，繪畫(huà)CA1901汽車車架的草圖。零件圖的工具欄：【Sketchbased Features基于草圖的實(shí)體特征】工具欄提供了10種生成零件的方法，這10種方法可以分成6類，是構(gòu)建三維零件實(shí)體模型的基本工具?！綯ransformation Feature轉(zhuǎn)換特征】工具欄提供了幾種實(shí)體轉(zhuǎn)換工具，可以利用它們方便地生成零件特征或修改零件，避免了許多重復(fù)的工作。3車架有限元模型的建立在建立了車架的幾何模型以后，通過(guò)PRO/E做接口，導(dǎo)入到ANSYS中。本章主要講述有限元模型的建立過(guò)程，并簡(jiǎn)單的介紹了ANSYS軟件。1970年，John Swanson 博士洞悉到計(jì)算機(jī)模擬工程應(yīng)該商品化的發(fā)展趨勢(shì)，在賓州匹茲堡創(chuàng)立了ANSYS公司。其后，ANSYS公司在ANSYS中不斷地加入越來(lái)越多的單元類型，考慮了非線性、子結(jié)構(gòu)等新技術(shù)。通過(guò)不斷地融入新技術(shù)以及不斷地滿足用戶要求，ANSYS公司使ANSYS不斷向前發(fā)展并取得了巨大的成功。ANSYS在有限元分析軟件領(lǐng)域中具有領(lǐng)先地位，主要是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：（1）唯一能夠?qū)崿F(xiàn)多場(chǎng)及多場(chǎng)耦合分析功能的軟件，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、熱、流體流動(dòng)、電磁等的單獨(dú)研究或者它們之間相互影響的研究。（3）唯一具有多物理場(chǎng)優(yōu)化功能的有限元分析軟件。（5）多種求解器分別適用于不同問(wèn)題及不同的硬件配置。（7）支持異種、異構(gòu)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)浮動(dòng)，在異種、異構(gòu)平臺(tái)上用戶界面統(tǒng)一、數(shù)據(jù)文件全部兼容。（9）可與大多數(shù)軟件集成并有接口。利用ANSYS可以完成的功能包括：建立計(jì)算模型或者輸入結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品、組件或系統(tǒng)的CAD模型；應(yīng)用載荷或者其它設(shè)計(jì)條件；研究模型的物理響應(yīng)，比如應(yīng)力水平、溫度分布或者電磁場(chǎng)等；對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低產(chǎn)品費(fèi)用；做數(shù)值模擬試驗(yàn)等。在建立一個(gè)分析任務(wù)時(shí)，ANSYS自動(dòng)創(chuàng)建大量文件，這些文件以任務(wù)名為文件名的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)該任務(wù)名后添加字符或者使用不同的擴(kuò)展名來(lái)識(shí)別不同類型的文件。在進(jìn)行有限元分析時(shí)首要的一步就是進(jìn)行單元的選擇，因此在數(shù)量眾多的單元中，選擇什么單元來(lái)模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)尤為重要。按照構(gòu)成的學(xué)科領(lǐng)域分類，可以分為：（1）結(jié)構(gòu)單元；（2）流體單元；（3）熱單元；（4）電路、電場(chǎng)和磁場(chǎng)單元；（5）耦合場(chǎng)單元。其中，大多數(shù)體單元能退化成四面體，大多數(shù)二維四邊形單元能退化成三角形。但是在一些特殊情況下，這些自由度之間可能存在某些特殊關(guān)系，使其并不獨(dú)立。在ANSYS中，為了描述自由度之間的這種關(guān)系，需要用到耦合與約束。約束方程是比耦合更有效的聯(lián)系節(jié)點(diǎn)自由度值的方法，耦合只是讓節(jié)點(diǎn)自由度值相等，約束方程則用一個(gè)線性方程來(lái)描述節(jié)點(diǎn)自由度之間的關(guān)系。ANSYS的求解過(guò)程由于求解類型不同而不同，但是其基本求解過(guò)程是相同的，主要有如下幾步：（1）運(yùn)用單元工具獲得積分點(diǎn)，建立求解所需的矩陣；（2）用不同的求解方法（即求解器）對(duì)已建立好的方程求解，獲得基本解；（3）通過(guò)單元的形函數(shù)以及其它一些工具獲得單元的導(dǎo)出解。，生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件。也可以選擇Utility MenuFileImportPRO/E菜單，彈出對(duì)話框，然后輸入出現(xiàn)在CATIA中創(chuàng)建的車架模型文件。（1）定義單元類型。（2）設(shè)置材料屬性。車架材料彈性模量（）泊松比密度（）車架16Mm鋼7900懸架60Si2Mn7800（3）劃分網(wǎng)格。進(jìn)行有限元?jiǎng)澐謺r(shí)，首先必須作結(jié)構(gòu)分析，確定單元類型。網(wǎng)格劃分的疏密程度也隨分析問(wèn)題的不同而不同。具體的操作步驟【Preprocessor】【Meshing】【Mesh】【volumes】【Free】。（8）選擇菜單 Main MenuPreprocessorModelingCreateNodesInActive CS，～20節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)，注意，如果已有有限元模型中已經(jīng)存在1～20中的節(jié)點(diǎn)，則不用生成這些節(jié)點(diǎn)；（9）選擇菜單 Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsElem Attributes，；（10）設(shè)置好要?jiǎng)?chuàng)建的單元類型序號(hào)、材料模型序號(hào)和實(shí)常數(shù)序號(hào)以及單元坐標(biāo)系，點(diǎn)擊OK按鈕；（11）選擇菜單 Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberedThru Nodes；（12）在圖形區(qū)選擇單元的節(jié)點(diǎn)。該有限元模型包括實(shí)體元20380個(gè)，螺旋彈簧單元8個(gè)，模擬懸架的MPC184剛性梁?jiǎn)卧?個(gè)。進(jìn)行車架設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選定車架結(jié)構(gòu)形式，車架結(jié)構(gòu)形式大致有：周邊式車架、X型車架、脊梁式車架和綜合式車架等，